ileri matematik ii

122
ø/(5ø0$7(0$7ø.,, DERS NOTLARI 2007

Upload: mervenora

Post on 28-Apr-2015

50 views

Category:

Documents


2 download

TRANSCRIPT

Page 1: Ileri Matematik II

���������ø/(5ø�0$7(0$7ø.�,, DERS NOTLARI

3URI�'U�gPHU�/�WIL�'H÷LUPHQFL

2007

Page 2: Ileri Matematik II

89

Bölüm 3

Çok�'H÷LúNHQOL�)RQNVL\RQODU

%X� E|O�PGH� ELUGHQ� ID]OD� GH÷LúNHQ� LoHUHQ� IRQNVL\RQODUÕQ� OLPLW�� V�UHNOLOLN� YH� W�UHYOHUL�LQFHOHQHFHN�YH�GDKD�oRN�LNL�GH÷LúNHQOL�IRQNVL\RQODUD�D÷ÕUOÕN�YHULOHFHNWLU�

3.1. øNL�'H÷LúNHQOL�Fonksiyonlar

TanÕP��. 2RD ⊂ bölgesinin her (x,y��VD\Õ�oLIWLQH�ELU�YH�\DOQÕ]�ELU� ),( yxfz = �JHUoHO�VD\ÕVÕQÕ�

NDUúÕOÕN� JHWLUHQ� ELU� f� ED÷ÕQWÕVÕQD��D’den, R¶\H� ELU� IRQNVL\RQ� GHQLU��'¶\H� IRQNVL\RQXQ� WDQÕP�N�PHVL�GHQLU��)RQNVL\RQXQ�GH÷HUOHU�N�PHVL�ise

{ }RzDyxyxfzzG ∈∈== ,),(),,(: (1)

úHNOLQGHGLU�� (÷HU� �x, y�� VD\Õ� LNLOLVLQL�� jyixPGGG

+= vektörü ile temsil edersek ),( yxfz = ,

fonksiyonunu )(PfzG

= � úHNOLQGH�GH�J|VWHUHELOLUL]� ),( yxfz = � NRúXOXnu gerçekleyen (x,y,z)

QRNWDODUÕ�JHUoHO�X]D\GD�ELU�\�]H\�ROXúWXUXUODU��%X�\�]H\H�� ),( yxfz = �IRQNVL\RQXQXQ�JUDIL÷L�denir.

Örnek 1. )1ln( xyxz −−+= fonksiyonu 01 ≥−+ yx

ve 01 ≥−−+ xyx �NRúXOODUÕQÕ�VD÷OD\DQ��[,y) ikililerinin

ROXúWXUGX÷X� E|OJHGH� WDQÕPOÕGÕU�� %LULQFL� NRúXO� 1+−= xy

GR÷UXVX� YH� RQXQ� �VW�QGHNL� G�]OHPL� LNLQFL� NRúXO� LVH��12 +−= xxy parabol ile onun üstündeki düzlem bölgesini

göstermektedir. )RQNVL\RQXQ� WDQÕP� N�PHVL,� ùHNLO� �.1’de WDUDOÕ�RODUDN�J|VWHULOHQ�DoÕN�E|OJHGLU� (÷HU�� ),( yxfz = , x ve y� GH÷LúNHQOHULQLQ� ELU� SROLQRPX�úHNOLQGH� LVH� EX� GXUXPGD� IRQNVL\RQ�� UHHO� G�]OHPLQ� KHU� \HULQGH� WDQÕPOÕ� ROXU�� %X� GXUXPGD�

2RD = ’dir. (÷HU�� IRQNVL\RQ�

),(

),(

yxg

yxfz = � JLEL� LNL� IRQNVL\RQXQ� E|O�P��ELoLPLQGH� LVH� WDQÕP�

kümesi, ),( yxf ve ),( yxg � IRQNVL\RQODUÕQÕQ� WDQÕP�kümelerinin arakesit kümesinin, 0),( ≠yxg � HúLWVL]OL÷LQL�VD÷OD\DQ�HOHPDQODUÕQGDQ�ROXúXU��

Örnek 2. )arcsin( yx

yxz

+−

= � IRQNVL\RQXQXQ� WDQÕP�N�PHVL��0≥− yx , 11 ≤+≤− yx ve 0≠+ yx � NRúXOODUÕQÕ� ELUOLNWH�

VD÷OD\DQ� �x,y�� VD\Õ� LNLOLOHULQLQ� ROXúWXUGX÷X� E|OJHGLU� YH�ùHNLO����¶GH�WDUDOÕ�RODUDN�J|VWHULOHQ�DoÕN�E|OJH\L�ROXúWXUXU�

Page 3: Ileri Matematik II

90

�����øNL�'H÷LúNHQOL�)RQNVL\RQODUÕQ�*UDILNOHUL 2

RD ⊂ GH�WDQÕPOÕ��LNL�GH÷LúNHQOL� ),( yxfz = ��IRQNVL\RQXQXQ�JUDIL÷L�� Dyx ∈),( olmak üzere

)),(,,( yxfyx � QRNWDODUÕQÕQ� N�PHVLGLU�� øNL� GH÷LúNHQOL� ELU� IRQNVL\RQXQ� JUDIL÷LQL�� LNL� ER\XWOX�ND÷ÕW��]HULQGH�J|VWHUPHN�LoLQ�JHQHOGH�G�]H\�H÷ULOHULQGHQ�\DUDUODQÕOÕU�

7DQÕP� �. ),( yxfz = � � IRQNVL\RQX� YHULOGL÷LQGH�� IRQNVL\RQXQ� EHOLUOHGL÷L� \�]H\LQ�� 0zz =

düzlemi ile arakesiti olaQ�H÷UL\H�fonksiyonun 0zz = �G�]H\�H÷ULVL�GHQLU��%LU�IRQNVL\RQXQ�RODVÕ�W�P�G�]H\�H÷ULOHULQLQ�ELOHúNHVL��IRQNVL\RQXQ�EHOLUOHGL÷L�\�]H\L�YHULU�

Örnek 1. 22yxz += �IRQNVL\RQXQXQ�JUDIL÷LQL�G�]H\�H÷ULOHUL�\|QWHPL�LOH�oL]LQL]�

Çözüm�� )RQNVL\RQXQ� WDQÕP� N�PHVL� 2RD = ’dir.

'H÷HUOHU� N�PHVL� LVH� { }0∪+R kümesidir. (0,0,0)

QRNWDVÕQÕQ� JUDILN� �]HULQGH� ROGX÷X� DoÕNWÕU� Yani

fonksiyonun z ��G�]H\� H÷ULVL�� �������� QRNWDVÕGÕU��z0>0 olmak üzere, 22

yxz += yüzeyinin, z=z0

düzlemi ile arakesiti ise 220 yxz +=

çemberleridir. )RQNVL\RQXQ� ED]Õ� G�]H\� H÷ULOHUL�ùHNLO����¶GH�J|VWHULOPLúWLU� �����øNL�'H÷LúNHQOL�)RQNVL\RQODUGD�/LPLW�YH�6�UHNOLOLN

7DQÕP� 1a (Limit). ),( yxfz = fonksiyonu, bir 2RD ⊂ � E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ� ROVXQ�� 0>∀ε

NH\IL�VD\ÕVÕ�LoLQ� ε<− 0PPGG �NRúXOXQX�VD÷OD\DQ� DP ∈

G vektörü ya da Dyx ∈),( �VD\Õ�LNLOLOHUL�

için, )()( εδ<− LPfGG

olacak� úHNLOGH� )(εδ � VD\ÕODUÕ� EXOXQDELOL\RUVD�� ),( yxfz =

fonksiyonunun ),( 000 yxP �QRNWDVÕQGDNL�OLPLWL�L’dir denir ve

Lyxf

yxyx=

→),(lim

),(),( 00

(1)

úHNOLQGH�J|VWHULOLU� /LPLW�LoLQ�SUDWLNWH�GDKD�NXOODQÕúOÕ�ELU�WDQÕP�YHUHELOLUL]�

Page 4: Ileri Matematik II

91

7DQÕP�1b (Limit). Lyxfyxyx

=→

),(lim),(),( 00

�ROPDVÕ�LoLQ�JHUHN�YH�\HWHU�NRúXO�� 0, 21 >∀ εε keyfi

VD\ÕODUÕ� LoLQ� εε ≤<− 10xx ve εε ≤<− 20yy �NRúXOODUÕQÕ�VD÷OD\DQ� ),( yx �VD\Õ�LNLOLOHUL�için

)(),( εδ<− Lyxf � NRúXOX� VD÷ODQDFDN� úHNLOGH� )(εδ � VD\ÕODUÕQÕQ� EXOXQDELOPHVLGLU�� %XUDGD�{ }21,εεε Max= dir.

Örnek 1. yx

xyxyxf

++

=2

),(2

fonksiyonunun (-�����QRNWDVÕQGDNL�OLPLWLQL�DUDúWÕUÕQÕ]� Çözüm. fonksiyonun (-����� QRNWDVÕQGDNL� OLPLWLQLn -�� RODFD÷ÕQÕ� WDKPLQ� HGHELOLUL]�� ùLPGL�EXQXQ�JHUoHNWHQ�OLPLW�ROXS�ROPDGÕ÷ÕQÕ�DUDúWÕUDOÕP� ε<+1x ve ε<− 2y olmak üzere

211

12211

1)2()1(

)1(2)2()1()1(

1)2()1(

)1(22)1()1(

321)1(332)3(

2

22

2

222

−−+−++−++++

<+−++

++−++++=

+−+++++−+++

=

=+

++−++=

++++

=−−++

yx

xyyxx

yx

xyyxx

yx

yxyxx

yx

yxyxx

yx

yxxyx

yx

xyx

olur. 2<y �RODFD÷ÕQGDQ

)(21

23

1

2)3

2 222

εδε

εεεε

εεεεε=

−+

=−−

×+++<+

++

yx

xyx

yazabiliriz. Böylece,

32

lim2

)2,1(),(−=

++

−→ yx

xyx

yx

ROGX÷X�DQODúÕOPÕú�ROXU�

Lyxfyxyx

=→

),(lim),(),( 00

�\D]ÕOÕPÕ��WDQÕP�N�PHVLQGH� ),( yx �GH÷LúNHQ�QRNWDVÕ�� ),( 00 yx �QRNWDVÕQD�\DNODúÕUOHQ�� ),( yxf ’nin de L� GH÷HULQH� \DNODúDFD÷ÕQÕ� LIDGH� HGHU�� $QFDN� \DNODúPDQÕQ� QH�úHNLOGH� RODFD÷Õ� NRQXVXQGD� ELU� VÕQÕUODPD�getirmez. Yani, ),( yx � GH÷LúNHQ� QRNWDVÕ��herhangi bir yolu izleyerek ),( 00 yx � QRNWDVÕQD�\DNODúDELOLU�� %LU� \DNODúPD� |UQH÷L� RODUDN�� |QFH�

),( yxA � QRNWDVÕQÕ�� ),( 0 yxB � QRNWDVÕQD�� EXUDGDQ�da ),( 00 yxC �QRNWDVÕQD�J|W�UHQ�\DNODúÕPÕ ya da

önce ),( yxA � QRNWDVÕQÕ�� ),( 0yxD � QRNWDVÕQD��buradan da ),( 00 yxC � QRNWDVÕQD� J|W�UHQ�

Page 5: Ileri Matematik II

92

\DNODúÕPÕ�DODELOLUL]� BX�W�UO��\DNODúÕPlar için�H÷HU�OLPLW�PHYFXW�LVH

Lyxfyxfyxfxxyyyyxxyxyx

=

=

=

→→→→→),(limlim),(limlim),(lim

000000 ),(),( (2)

RODFD÷Õ�DoÕNWÕU��$QFDN�EXQXQ�NDUúÕWÕ�GR÷UX�ROPD\DELOLU��<DQL

Lyxfyxfxxyyyyxx

=

=

→→→→),(limlim),(limlim

0000

ROPDVÕ�OLPLWLQ�L�RODFD÷Õ�DQODPÕQD gelmeyebilir.�/LPLWLQ�YDURODELOPHVL�LoLQ��\DNODúÕP�\ROX�QH�olursa olsun, ),(lim

),(),( 00

yxfyxyx →

�LIDGHVLQLQ�D\QÕ�GH÷HUH�\DNODúPDVÕ�JHUHNLU�

Örnek 2. 44

22

),(yx

yxyxf

+= �IRQNVL\RQXQXQ�������QRNWDVÕQGDNL�OLPLWLQL�DUDúWÕUÕQÕ]�

Çözüm. Önce, Lyxfyxfxxyyyyxx

=

=

→→→→),(limlim),(limlim

0000

�ROXS�ROPDGÕ÷ÕQÕ�DUDúWÕUDOÕP�

( )

( ) 00limlimlim),(limlim

00limlimlim),(limlim

00000

00000

44

22

44

22

==

+

=

==

+

=

→→→→→

→→→→→

yyxxyyxxyy

xxyyxxyyxx

yx

yxyxf

yx

yxyxf

Buna göre,

0),(limlim),(limlim0000

=

=

→→→→yxfyxf

xxyyyyxx

GÕU��%X�GXUXP,�OLPLWLQ�YDU�YH��¶D�HúLW�ROGX÷XQX�JDUDQWL�HWPH]��ùLPGL�GH�������QRNWDVÕQD�y=mx GR÷UXODUÕ�ER\XQFD�\DNODúDOÕP��%X�GXUXPGD

1)1(lim

)(

)(limlim),(lim

4

4

0

44

22

044

22

)0,0(),()0,0(),(

+=

+=

+=

+=

→→→

m

m

xm

mx

mxx

mxx

yx

yxyxf

x

xyxyx

HOGH� HGLOLU��<DQL�� ������ QRNWDVÕQD� IDUNOÕ� GR÷UXODU� LOH� \DNODúWÕ÷ÕPÕ]GD� IDUNOÕ� OLPLW� GH÷HUOHULQH�XODúÕ\RUX]��%X�GXUXPGD,�V|]NRQXVX�IRQNVL\RQXQ�������QRNWDVÕQGD�OLPLWL�\RNWXU�GHUL]� Teorem 1. 1

),(),(),(lim

00

Lyxfyxyx

=→

ve 2),(),(

),(lim00

Lyxgyxyx

=→

limitleri var ise

a) i) ( ) 21),(),(

),(),(lim00

LLyxgyxfyxyx

+=+→

(3a)

Page 6: Ileri Matematik II

93

b) ii) ( ) 21),(),(

),(),(lim00

LLyxgyxfyxyx

⋅=⋅→

(3b)

c) iii) Rk ∈∀ için 1),(),(

),(lim00

kLyxkfyxyx

=→

(3c)

d) iv) 0),( ≠yxg ve 02 ≠L olmak üzere

2

1

),(),( ),(

),(lim

00 L

L

yxg

yxf

yxyx=

→ (3d)

dir.

Örnek 3. x

xy

yx

)sin(lim

)1,0(),( →�OLPLWLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]�

Çözüm. 0≠y �ROGX÷XQGDQ

xy

xyy

xy

xyy

x

xy

yxyxyxyx

)sin(limlim

)sin(lim

)sin(lim

)1,0(),()1,0(),()1,0(),()1,0(),( →→→→⋅==

yazabiliriz. xyu = �G|Q�ú�P|��\DSÕOÕUVD

1sin

limlim)sin(

lim01)1,0(),(

=⋅=→→→ u

uy

x

xy

uyyx

elde edilir. Örnek 4.

22

33

),(yx

yxyxf

++

= fonksiyonunun,� ������ QRNWDVÕQdaki limitini, kutupsal koordinatlar

\DUGÕPÕ\OD�DUDúWÕUÕQÕ]� Çözüm. Kutupsal loordinatlarda θcosrx = ve θsinry = �ROGX÷XQD�J|UH

)sin(cos

sincos

)sin(cos

)sin(cos

)sin(cos

)sin()cos(

)sin()cos(),(),(

33

22

33

222

333

22

33

θθ

θθθθ

θθθθ

θθθθθ

+=

++

=++

=++

==

r

r

r

r

rr

rrrfyxf

olur. 0)0,0(),( →≡→ ryx �ROGX÷XQGDQ

[ ] 0)sin(coslim),(lim),(lim 33

00)0,0(),(=+==

→→→θθθ rrfyxf

rryx

elde edilir.

Page 7: Ileri Matematik II

94

Örnek 5. 6DQGYLo��VÕNÕúWÕUPD��\|QWHPLQL�NXOODQDUDN�xy

xy

yx

cos44lim

)0,0(),(

−→

limitini bulunuz.

Çözüm. xyu = � WDQÕPODPDVÕQÕ�\DSDOÕP� YH� FRV�u fonksiyonunu, u� � �� QRNWDVÕQGD�7D\ORU�VHULVLQH�DoDOÕP�

...!4!2

1cos42

−+−=uu

u .

Seri aOWHUQDWLI�ROGX÷XQGDQ��

!4!21cos

!21

422uu

uu

+−<<−

yazabiliriz. u¶QXQ�GH÷HUL�\HULQH�\]DÕOÕUVD

24!21cos

21

222yxu

xyxy

+−<<−

elde edilir. Buradan

6

24cos42422

yxxyxyxy +−<<−

xyxyyx

xy 2cos446

222

<−<−

ve son olarak da

2cos44

62 <

−<−

xy

xyxy

HúLWVL]OL÷L�HOGH�HGLOLU��%XUDGDQ�OLPLW�DOÕQÕUVD

2limcos44

lim6

2lim)0,0(),()0,0(),()0,0(),( →→→

<−

<

yxyxyx xy

xyxy

2cos44

lim2)0,0(),(

<−

<→ xy

xy

yx

elde ediOLU��2�KDOGH��VDQGYLo�|]HOOL÷LQGHQ

2cos44

lim)0,0(),(

=−

→ xy

xy

yx

Page 8: Ileri Matematik II

95

olur.

7DQÕP� �� �6�UHNOLOLN�. 2RD ⊂ ¶GH� WDQÕPOÕ� ELU� ),( yxf fonksiyonu ile Dyx ∈),( 00 � QRNWDVÕ�

verilsin.�(÷HU ),(),(lim 00

),(),( 00

yxfyxfyxyx

=→

(4)

oluyorsa, f fonksiyonuna Dyx ∈),( 00 � QRNWDVÕQGD� V�UHNOLGLU� GHQLU�� (÷HU�� f fonksiyonu, D

N�PHVLQLQ�KHU�QRNWDVÕQGD�V�UHNOL�LVH�EX�GXUXPGD f fonksiyonu D’de süreklidir denir. Örnek 6.

=

≠+=

LVHLVH

)0,0(),(,0

,)0,0(),(,),( 22

3

yx

yxyx

x

yxf fonksiyonunun 2

R ¶GH� V�UHNOL� ROGX÷XQX�

gösteriniz.

Çözüm. 22

3

yx

x

+� IRQNVL\RQXQXQ�� ������ GÕúÕQGDNL� KHU� QRNWDGD� WDQÕPOÕ� YH� V�UHNOL� ROGX÷X�

DoÕNWÕU��ùLPGL�������QRNWDVÕQGDNL�V�UHNOLOL÷L�DUDúWÕUDOÕP�

( ) )0,0(0coslim)sin(cos

coslimlim 3

0222

33

022

3

)0,0(),(fr

r

r

yx

x

rryx===

+=

+ →→→θ

θθθ

R�KDOGH��IRQNVL\RQ�������QRNWDVÕQGD�GD�V�UHNOLGLU� �����øNL�'H÷LúNHQOL�)RQNVL\RQODUÕQ�.ÕVPL�7�UHYOHUL 7DQÕP��� �'R÷UXOWX� W�UHYOHUL��� 2

RD ⊂ ¶GH� WDQÕPOÕ� ELU� ),( yxf fonksiyonu ile Dyx ∈),( 00

QRNWDVÕ� YHULOVLQ�� )1(),,( 220 =+= βαβαuG

herhangi bir birim vektör olmak üzere, mevcut

ROPDVÕ�GXUXPXQGD

h

yxfhyhxfyxfD

hu

),(),(lim),( 0000

00

−++=

βαG (1)

limitine, ),( yxf fonksiyonunun, 0u

G do÷UXOWXVXQGDNL�W�UHYL�GHQLU�

Page 9: Ileri Matematik II

96

'R÷UXOWX� W�UHYLQLQ� JHRPHWULN� DQODPÕ� úX� úHNLOGH� YHULOHELOLU� jyixPGGG

000 += ile

)1(, 220 =++= βαβα jiu

GGG birim vektörü verilsin.�'H÷LúNHQ�ELU� jyixuhPhP

GGGGG+=+= 00)(

vektörü, 0uG

vektörü boyunca 0PG

vektörüne \DNODúÕUVD,�EX�GXUXPGD�PHYFXW�ROPDVÕ�KDOLQGH

h

PfuhPfyxfD

hu

)()(lim),( 000

00

GGGG −+

=→

(2)

limitine, ),( yxf fonksiyonunun, 0u

G � GR÷UXOWXVXQGDNL� W�UHYL� GHQLU� Buna göre, ),(0

yxfDuG

yönlü türevi, ),( yxfz = yüzeyine, üzerindeki )),(,,( 0000 yxfyx � QRNWDVÕQGDQ� YH� 0uG

GR÷UXOWXVXQGD�oL]LOHQ�WH÷HWLQ�H÷LPLGLU� Örnek 1. xyyxf =),( �IRQNVL\RQXQXQ��JHQHO�GR÷UXOWX�türev fonksiyonunu bulunuz. Çözüm. 7DQÕP�JHUH÷L

[ ]

00

000

00

0

002

0000

0

0000

0

0000

0

)(lim

lim

)(lim

))((lim

),(),(lim),(

0

yx

hyx

h

hhyx

h

yxhhyxyx

h

yxhyhx

h

yxfhyhxfyxfD

h

h

h

h

hu

αβ

αβαβ

αβαβ

αβαβ

βα

βα

+=

++=

++=

−+++=

−++=

−++=

→G

Örnek 2. 22),( yxyxf += fonksiyonunun, )2/3,2/1(0uG � ELULP� YHNW|U�� GR÷UXOWXVXQGDNL�

türevini bulunuz. Çözüm. <|QO��W�UHY�WDQÕPÕQGDQ

Page 10: Ileri Matematik II

97

[ ]

00)2/3,2/1(

00

2200

0

22200

0

20

20

20

20

0

0000

0

3),(

)(2

)()(2lim

)()(2lim

)()(lim

),(),(lim),(

0

yxyxfD

yx

hyx

h

hhyx

h

yxhyhx

h

yxfhyhxfyxfD

h

h

h

hu

+=

⇒+=

+++=

+++=

+−+++=

−++=

βα

βαβα

βαβα

βα

βαG

olur.

7DQÕP�2��.ÕVPL�7�UHY�. 2RD ⊂ ¶GH�WDQÕPOÕ�ELU� ),( yxf fonksiyonu ile Dyx ∈),( 00 �QRNWDVÕ�

YHULOVLQ��0HYFXW�ROPDV�GXUXPXQGD

h

yxfyhxf

h

),(),(lim 0000

0

−+→

(3)

limitine, ),( yxf fonksiyonunun x� GH÷LúNHQLQH�J|UH�NÕVPL� türevi denir ve x

yxf

∂∂ ),( 00 ya da

),( 00 yxf x sembollerinden biri ile gösterilir. %HQ]HU�úHNLOGH��PHYFXW�ROPDVÕ�KDOLQGH

h

yxfhyxf

h

),(),(lim 0000

0

−+→

(4)

limitine de, ),( yxf fonksiyonunun y�GH÷LúNHQLQH�J|UH�NÕVPL�W�UHYL�GHQLU�YH�y

yxf

∂∂ ),( 00 ya da

),( 00 yxf y sembollerinden biri ile gösterilir. ),( 00 yxf x �NÕVPL�W�UHYLQLQ�� )0,1(0uG

yönündeki ve

),( 00 yxf y �NÕVPL�W�UHYLQLQ�GH� )1,0(0uG �\|Q�QGHNL�W�UHYOHU�ROGX÷XQD�GLNNDW�HGLOPHOLGLU�

7DQÕPD� J|UH�� |UQH÷LQ� x� GH÷LúNHQLQH� J|UH�NÕVPL� W�UHY� DOÕQGÕ÷ÕQGD, y� GH÷LúNHQL� VDELW�WXWXOPDNWDGÕU� Bu ise, ),( yxfz = yüzeyi ile

0yy = düzleminin arakesiti olan

),( 0yxfz = � H÷ULVLQin 0xx = � QRNWDVÕQGDNL�türevi� DQODPÕQD� JHOLU�� %DúND� ELU� GH÷LúOH,

),( 00 yxf x � NÕVPL� W�UHYL�� ),( yxfz =

yüzeyine, üzerindeki ),,( 000 zyx � QRNWDVÕQ-

dan ve xoz düzlemine paralel olarak çizilen WH÷HWLQ� H÷LPLGLU�� %HQ]HU� RODUDN�� ),( 00 yxf y

NÕVPL� W�UHYL�LVH�� ),( yxfz = yüzeyine, yine

üzerindeki ),,( 000 zyx � QRNWDVÕQGDQ� YH� \oz

G�]OHPLQH� SDUDOHO� RODUDN� oL]LOHQ� WH÷HWLQ�

Page 11: Ileri Matematik II

98

H÷LPLGLU�� ùHNLO� ���¶GH�� GHQNOHPL� ),( yxfz = olan E yüzeyine, üzerindeki ),,( 000 zyxP

QRNWDVÕQGDQ�YH� 0yy = �G�]OHPLQGH�RODFDN�úHNLOGH�T�WH÷HWL�oL]LOPLúWLU��T�WH÷HWLQLQ, xy-düzlemi

LOH�\DSWÕ÷Õ�DoÕQÕQ�WDQMDQWÕ��\DQL WH÷HWLQ xy-düzlemine g|UH�H÷LPL�� ),( yxfz = fonksiyonunun,

),( 00 yx �QRNWDVÕQGD, x�GH÷LúNHQLQH�J|UH�NÕVPL�W�UHYLGLU�

Örnek 3�� .ÕVPL� W�UHY� WDQÕPÕQÕ� NXOODQDUDN�� 22yxz += fonksiyonunun )1,1(xf ve )0,0(xf

NÕVPL�W�UHYOHULQLQ�ROXS�ROPDGÕ÷ÕQÕ�DUDúWÕUÕQÕ]�

Çözüm. h

yxfyhxf

x

yxf

h

),(),(lim

),( 0000

0

00 −+=

∂∂

→�WDQÕPÕQÕ�NXOODQÕUVDN

2)2(lim2

lim111)1(

lim

)1,1()1,1(lim)1,1(

0

2

0

2

0

0

=+=+

=−−++

=

=−+

=

→→→

hh

hh

h

h

h

fhff

hhh

hx

0limlim)0,0()0,(

lim)0,0(0

2

00===

−=

→→→h

h

h

h

fhff

hhhx

elde edilir.

Örnek 4.

=

≠+=

LVHLVH

)0,0(),(,0

,)0,0(),(,),(

2

yx

yxyx

x

yxf

fonksiyonunun varsa )0,0(xf ve (0,0)y

f �NÕVPL�W�UHYOHULQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm.

1lim0

0lim)0,0()0,(

lim)0,0(2

2

0

2

00==

−+=

−=

→→→ h

h

h

h

h

h

fhff

hhhx

000

lim)0,0(),0(

lim)0,0(00

=−

=−

=→→ hh

fhff

hhy

Örnek 5. yxxez

+= fonksiyonunun xz ve yz �NÕVPL�W�UHYOHULQL�EXOXQX]� Çözüm.

( )xexeex

zz

yxyxyx

x +=+=∂∂

= +++ 1

Page 12: Ileri Matematik II

99

x y

y

zz xe

y

+∂= =

7DQÕP�3��<�NVHN�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHU�. ),( yxfz = fonksiyonunun, xf ve yf �NÕVPL�W�UHYOHULQLQ�� WDQÕP� N�PHVLQGH� x ve y’ye göre türevleri var ise bu türevlere ),( yxfz =

fonksiyonunXQ� LNLQFL�PHUWHEHGHQ� NÕVPL� W�UHYOHUL� GHQLU�� xf � NÕVPL� W�UHYLQLQ�� x¶H� J|UH� NÕVPL�türevi ),( yxfz = fonksiyonunun, x¶H� J|UH� LNLQFL� PHUWHEHGHQ� NÕVPL� W�UHYLGLU� YH� xxf ile

J|VWHULOLU��<DQL��PHYFXW�ROPDVÕ�GXUXmunda, x¶H�J|UH�LNLQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHY

2

2

)(x

f

x

f

xf xx ∂

∂=

∂∂

∂∂

= (5)

úHNOLQGHGLU��%HQ]HU�RODUDN�GL÷HU�LNLQFL�PHUWHEH�W�UHYOHU de

xy

f

x

f

yff yxxy ∂∂

∂=

∂∂

∂∂

==2

)()( , (6)

2

2

)(y

f

y

f

yf yy ∂

∂=

∂∂

∂∂

= (7)

ve

yx

f

y

f

xf yx ∂∂

∂=

∂∂

∂∂ 2

)( (8)

biçiminde gösterilir. %LU�IRQNVL\RQXQ��WDQÕPOÕ�ROGX÷X�E|OJHGH��GDKD�\�NVHN�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�türevleri de mevcut olabilir.

Örnek 4. )ln(),( xyxyxf = �IRQNVL\RQXQXQ�LNLQFL�PHUWHEH�NÕVPL�W�UHYOHULQL�EXOXQX]� Çözüm.

1)ln()ln( +=+=∂∂

= xyxy

yxxy

x

ff x

xxy

y

x

f

x

f

xf xx

1)(

2

2

==∂∂

=∂∂

∂∂

=

yxy

x

xy

f

x

f

yff yxxy

1)()(

2

==∂∂

∂=

∂∂

∂∂

==

y

x

xy

xx

y

ff y ==

∂∂

=

22

2

)(y

x

y

f

y

f

yf yy −=

∂∂

=∂∂

∂∂

=

Page 13: Ileri Matematik II

100

yyx

f

y

f

xf yx

1)(

2

=∂∂

∂=

∂∂

∂∂

Teorem 1. ),( yxfz = fonksiyonunun ,,, yxxyyx ffff YH �NÕVPL�W�UHY�IRQNVL\RQODUÕ��KHUKDQJL�bir A�DoÕN�N�PHVLQGH�WDQÕPOÕ�YH� Ayx ∈),( 00 �QRNWDVÕQGD�sürekli iseler

),(),( 0000 yxfyxf yxxy = (9)

dir.

øVSDW. Akyhx ∈++ ),( 00 �RODFDN�úHNLOGH�h ve k�SR]LWLI�VD\ÕODUÕ verilsin. ùLPGL, [ ] [ ]0 0 0 0 0 0 0 0 0 0( , ) ( , ) ( , ) ( , ) ( , )F x y f x h y k f x h y f x y k f x y= + + − + − + − (10)

diyelim ve

),(),()( 00 yxfkyxfxG −+= (11)

fonksiyonXQX�WDQÕPOD\DOÕP��%X�GXUXPGD )()(),( 0000 xGhxGyxF −+= (12)

olur.�����¶GHQ�W�UHY�DOÕUVDN

),(),()( 00 yxfkyxfxG xx −+=′ (13)

YH������HúLWOL÷LQH�GLIHUDQVL\HO�KHVDEÕQ�RUWDODPD�GH÷HU�WHRUHPLQL�X\JXODUVDN�� 10 << θ olmak

üzere

)()()(),( 00000 hxGhxGhxGyxF θ+′=−+= (14)

ifadesini YH������\DUGÕPÕ\OD�GD [ ]),(),()(),( 0000000 yhxfkyhxfhhxGhyxF xx θθθ +−++=+′= (15)

yazabiliriz.� (÷HU� ����� HúLWOL÷LQGH� SDUDQWH]� LoHULVLQH� ELU� NH]� GDKD� RUWDODPD� GH÷HU� WHRUHPL�X\JXODQÕUVD�� 10 << µ olmak üzere

),(),( 0000 kyhxhkfyxF xy µθ ++= (16)

elde ederiz. %HQ]HU�úHNLOGH, ),(),()( 00 yxfyhxfyH −+= (17)

IRQNVL\RQX�WDQÕPOD\DOÕP�������HúLWOL÷LQH�J|UH )()(),( 0000 yHkyHyxF −+= (18)

ROXU��2UWDODPD�GH÷HU�WHRUHPL�X\JXODQÕUVD, 10 << η olmak üzere

)(),( 000 kykHyxF y η+= (19)

Page 14: Ileri Matematik II

101

olur. (17)’den y¶\H�J|UH�W�UHY�DOÕQÕU������¶GD�\HULQH�\D]ÕOÕUVD [ ]kyxfkyhxfkyxF yy ηη +−++= 000000 ,(),(),( (20)

ROXU�� 3DUDQWH]� LoHULVLQH� ELU� NH]� GDKD� RUWDODPD� GH÷HU� WHRUHPL� X\JXODQÕUVD�� 10 << γ olmak

üzere

),(),( 0000 kyhxkhfyxF yx ηγ ++= (21)

olur. Son olarak, 0→h ve 0→k �OLPLW�GXUXPX�LoLQ������YH������ED÷ÕQWÕODUÕQÕQ�VD÷�\DQODUÕQÕQ�HúLWOL÷LQGHQ� ),(),( 0000 yxfyxf yxxy = (22)

elde ederiz.

<XNDUÕGDNL� WHRUHP�GDKD�\�NVHN�PHUWHEHGHQ�NÕVPL� W�UHYOHUH�GH�X\JXODQDELOLU��%XQXQOD� LOJLOL�DúD÷ÕGDNL�WHRUHPL�LVSDWVÕ]�YHU\RUX]�

Teorem 2. ),( yxfz = fonksiyonunun,�D\QÕ�LQGLV�N�PHVLQL�LoHUHQ�E�W�Q�\�NVHN�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHUL�HúLWWLU�

Örnek 5. )sin(),( xyeyxfyx+= fonksiyonunu için xxyxyx ff = �ROGX÷XQX�J|VWHULQLQ]

Çözüm.

)cos(xyyefyx

x

+=

)sin()cos()cos( xyxyexyyexyefyxyxyx

xy

+++ −+=

( ) ( ) )sin(2)cos(1

)cos()sin()sin(

)sin()cos()sin()cos(

22

2

2

xyexyyyxyexyy

xyexyxyxyexyye

xyeyxyyexyyexyef

yxyx

yxyxyx

yxyxyxyx

xyx

++

+++

++++

++−−+=

−−−

−−+−=

ROXU��'L÷HU�\DQGDQ

)sin()cos( 2xyeyxyyef

yxyx

xx

++ −=

( ) ( ) )sin(2)cos(1

)cos()sin()sin(2

)sin()cos()cos(

22

22

xyexyyyxyexyy

xyexyxyeyxyye

xyxyexyyexyef

yxyx

yxyxyx

yxyxyx

xxy

++

+++

+++

++−−+=

−−−=

−−+=

olur. Buna göre xxyxyx ff = ’dir.

Örnek 6. c bir sabit olmak üzere,

Page 15: Ileri Matematik II

102

2

2

x

uc

t

u

∂∂

=∂∂

NÕVPL� W�UHY� GHQNOHPLQH� \D\ÕOPD� GHQNOHPL� GHQLU�� $úD÷ÕGDNL� IRQNVL\RQODUÕQ� \D\ÕOPD�GHQNOHPLQL�VD÷OD\ÕS�VD÷ODPDGÕNODUÕQÕ�J|VWHULQL]� a) btax

etxu+=),( b) )sin(),( btaxtxu +=

Çözüm a) ⇒= +btaxetxu ),( btax

bet

u +=∂∂

btaxbtaxea

x

uae

x

u ++ =∂∂

⇒=∂∂ 2

2

2

2

22

2

a

bc

ecabex

uc

t

u btaxbtax

=⇒

=⇒∂∂

=∂∂ ++

bulunur. O halde, btaxetxu

+=),( �IRQNVL\RQX�\D\ÕOPD�GHQNOHPLQL�VD÷ODPDNWDGÕU�YH�2

a

bc = ’dir

b) ⇒+= )sin(),( btaxtxu )cos( btaxbt

u+=

∂∂

)sin()cos( 2

2

2

btaxax

ubtaxa

x

u+−=

∂∂

⇒+=∂∂

o halde, Rtx ∈∀ , için

2

2

x

uc

t

u

∂∂

=∂∂

olPDGÕ÷ÕQGDQ�� )sin(),( btaxtxu += fonksiyonu,� \D\ÕOPD� GHQNOHPLQLn bir genel çözümü

GH÷LOGLU��Bununla birlikte, )sin(),( btaxtxu += fonksiyonu

2arctan( )

bax bt

ca+ = −

NRúXOXQXQ�VD÷ODQPDVÕ�GXUXPODUÕQGD�ELU�özel çözümdür.

Örnek 7. Üç boyutlu Laplace denklemi

02

2

2

2

2

2

=∂∂

+∂∂

+∂∂

z

f

y

f

x

f

Page 16: Ileri Matematik II

103

úHNOLQGH��LNLQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�GLIHUDQVL\HO�GHQNOHPGLU��$úD÷ÕGDNL�IRQNVL\RQODUÕQ�/DSODFH�GHQNOHPLQL�VD÷ODGÕNODUÕQÕ�J|VWHULQL]� a) 222 2),,( zyxzyxf −+=

b) r

rf1

)( =

Çözüm a)

22

22

222),,(

2

2

2

2

2

2222

=∂∂

⇒=∂∂

=∂∂

⇒=∂∂

=∂∂

⇒=∂∂

⇒−+=

z

fz

z

f

y

fy

y

f

x

fx

x

fzyxzyxf

ve böylece

022222

2

2

2

2

2

=×−+=∂∂

+∂∂

+∂∂

z

f

y

f

x

f

olur.

b)

7

224

6

23

2

2

3222

222

222

222

33

1),,()(

r

rxr

r

r

xxrr

x

f

r

x

zyx

zyx

x

x

f

zyxzyxfrfzyxrkzjyixr

−=

−=

∂∂

⇒=++++

=∂∂

++==⇒++=⇒++=

GGGG

ROXU��%HQ]HU�úHNLOGH�

7

224

2

2

3

7

224

2

2

3

3

3

r

rzr

z

f

r

z

z

f

r

ryr

y

f

r

y

y

f

−=

∂∂

⇒=∂∂

−=

∂∂

⇒=∂∂

ve buradan da

033

)(33

333

7

44

7

22224

7

224

7

224

7

224

2

2

2

2

2

2

=−

=

++−=

−+

−+

−=

∂∂

+∂∂

+∂∂

r

rr

r

zyxrr

r

rzr

r

ryr

r

rxr

z

f

y

f

x

f

olur.

Page 17: Ileri Matematik II

104

�����=LQFLU�.XUDOÕ Teorem 1. 2

RD ⊂ ¶GH� WDQÕPOÕ� ELU� ),( yxfz = � IRQNVL\RQX� YHULOVLQ�� (÷HU�� xf ve yf � NÕVPL�W�UHYOHUL�� ùHNLO� ���¶GD� J|VWHULOHQ� YH� DbaP ∈),( ve DdcQ ∈),( � QRNWDODUÕQÕ� ELUOHúWLUHQ� GLN�DoÕOÕ�\ROXQ�KHU�QRNWDVÕQGD�WDQÕPOÕ�LVHOHU, cma << ve dnb << olmak üzere

))(,())(,(),(),( bdnafacdmfbafdcf yx −+−=− (1)

GÕU�

øVSDW. ),(),(),(),(),(),( bafdafdafdcfbafdcf −+−=− (2)

(úLWOL÷LQL�\D]ÕS

),()(1 dxfxz = (3a)

ve

),()(2 yafyz = (3b)

IRQNVL\RQODUÕQÕ�WDQÕPOD\DOÕP��%X�GXUXPGD ),(),()()( 11 dafdcfazcz −=− (4)

olur ve cma << �ROPDN��]HUH��RUWDODPD�GH÷HU�WHRUHPLQGHQ

))(,())((),(),( 1 acdmfacmzdafdcf xx −=−=− (5)

HOGH�HGLOLU��%HQ]HU�úHNLOGH�G�ú�QFH\OH ))(,())((),(),( 2 bdnafbdnzbafdaf yy −=−=− (6)

\D]ÕODELOLU��%|\OHFH������YH�����ED÷ÕQWÕODUÕ����¶GH�\HULQH�\D]ÕOÕUVD

))(,())(,(),(),( bdnafacdmfbafdcf yx −+−=−

Page 18: Ileri Matematik II

105

elde edilir.

Teorem 2. 2RD ⊂ ¶GH�WDQÕPOÕ�ELU ),( yxfz = fonksiyonu verilsin. z’nin, x ve y�GH÷LúNHQOHUL��

t¶\H� ED÷OÕ� ELUHU� VNDOHU� IRQNVL\RQODU� ROVXQODU�� )(tgx = , )(thy = . )(tgx = ve )(thy =

IRQNVL\RQODUÕQÕQ�JUDILNOHULQLQ��D E|OJHVLQGH�ROPDVÕ�NRúXOX\OD��z fonksiyonunun, t�GH÷LúNHQLQH�göre türevi

dt

dy

y

z

dt

dx

x

z

dt

dz

∂∂

+∂∂

= (7)

GÕU�

øVSDW. ),( yxfz = fonksiyonunu

))(),((),()( thtgfyxftz == (8)

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]� 7�UHY�WDQÕPÕQD�J|UH

h

thtgfhthhtgf

h

tzhtz

dt

dztz

hh

))(),(())(),((lim

)()(lim)(

00

−++=

−+==′

→→ (9)

olur.�����HúLWOL÷LQGH )(),(),(),( thbtgahthdhtgc ==+=+= (10)

DOÕQÕUsa

h

thtgfhthhtgf

dt

dz

h

))(),(())(),((lim

0

−++=

[ ] [ ]h

thhthntgftghtghthmf

dt

dz yx

h

)()()),(()()())(,(lim

0

−++−++=

→ (11)

elde edilir. Burada cma << ve dnb << yani )()( htgmtg +<< ve )()( hthnth +<< ’dir.

'ROD\ÕVÕ\OH�� 0→h limit durumunda, )(tgm → ve )(thn → olur. Sonuç olarak, (11)

ED÷ÕQWÕVÕQGDQ

)())(),(()())(),(( ththtgftgthtgfdt

dzyx

′+′= (12)

ya da

dt

dy

y

f

dt

dx

x

f

dt

dz

∂∂

+∂∂

= (13)

zincir NXUDOÕ�HOGH�HGLOLU�

Page 19: Ileri Matematik II

106

Örnek 1. yx

xyyxf

+=),( fonksiyonunun x ve y�GH÷LúNHQOHUL��t’nin ttx sin)( = , taty cos)( =

úHNOLQGHNL�IRQNVL\RQODUÕ�ROGX÷XQD�J|UH� )2

1,

2

3(tf �GH÷HULQL�EXOXQX]�

Çözüm. 3

sin2

3 π=⇒= tt ve

3cos

2

1 πa= ’den 1=a bulunur. f¶QLQ��]LQFLU�NXUDOÕ�\DUGÕPÕ\OD,

t’ye göre türevi�DOÕQÕUVD

2

22

2

2

2

2

22

)(

sincossin

)(cos

)(

)sin()(

)(cos

)(

)(

yx

taxtyt

yx

axt

yx

y

tayx

xyyxxt

yx

xyyxy

dt

y

dy

f

dt

x

dx

f

dt

df

+−

=+

−+

=

−+

−++

+−+

=∂∂

+∂∂

=

elde edilir. O halde,

3

222

22

)331(8

1)

2

1,

2

3(

)31(

4

8

331

)2

13(

2

3

4

3

2

1

4

1

)2

1

2

3(

3sin)

2

3(1

3cos)

2

1(

)2

1,

2

3(

−=

+−

=+

−=

+

−=

t

t

f

f

ππ

olur.

Örnek 2. )sin(),( yxxyyxf += fonksiyonunun xf ve yf �NÕVPL�W�UHYOHULQL�]LQFLU�NXUDOÕ�LOH�bulunuz.

Çözüm. xyu = , )sin( yxv += �WDQÕPODPDODUÕ\OD� uvvugyxf == ),(),( olur. Buna göre

)cos()sin()cos( yxxyyxyyxuvyx

v

v

g

x

u

u

g

x

f+++=++=

∂∂

∂∂

+∂∂

∂∂

=∂∂

)cos()sin()cos( yxxyyxxyxuvxy

v

v

g

y

u

u

g

y

f+++=++=

∂∂

∂∂

+∂∂

∂∂

=∂∂

Teorem 3. 2RD ⊂ ¶GH�WDQÕPOÕ�ELU� ),( yxfz = fonksiyonu verilsin. ),( yxfz = ¶QLQ�EHOLUOHGL÷L�

yüzey üzerindeki bir c�H÷ULVL� LOH�onun xy-G�]OHPLQGHNL� L]G�ú�P��RODQ� c′ �H÷ULVLQL�J|]|Q�QH�DODOÕP�� c′ �H÷ULVL��]HULQGHNL�KHUKDQJL�ELU�QRNWDGDNL�W�UHY

Page 20: Ileri Matematik II

107

y

x

f

f

dx

dy−= (14)

ile verilir.

øVSDW. c′ � L]G�ú�P� H÷ULVLQLQ� GHQNOHPL� )(xhy = olsun. Buna göre, c′ üzerindeki noktalar

)0),(,( xhx � úHNOLQGH� LNHQ�� c� H÷ULVLQGH� EXQODUD� NDUúÕOÕN� JHOHQ� QRktalar )),(),(,( yxfxhx

úHNOLQGHGLU��ùLPGL�c�H÷ULVL��]HULQGH��x-HNVHQL�GR÷UXOWXVXQGDNL�W�UHYL�\D]DOÕP�

x

y

y

f

x

x

x

f

dx

df

∂∂

∂∂

+∂∂

∂∂

= . (15)

Bu türevin, c′ � L]G�ú�P� H÷ULVL� �]HULQGHNL� NDUúÕOÕ÷ÕQÕ� HOGH� HWPHN� LoLQ� ����� ED÷ÕQWÕVÕQGD�0),( =yxf �GROD\ÕVL\OH� 0=

dx

df, 1=

∂∂x

x ve

dx

dy

x

y=

∂∂ �DOÕQPDOÕGÕU��%XQD�J|UH�

0=∂∂

+∂∂

dx

dy

y

f

x

f

ve buradan da

y

x

f

f

y

fx

f

dx

dy−

∂∂∂∂

−=

elde edilir. Teorem bize, 0),( =yxf �úHNOLQGH�YHULOHQ�LNL�GH÷LúNHQOL�NDSDOÕ�bir fonksiyon için

dxdy / türevinin QDVÕO�EXOXQDFD÷ÕQÕ�LIDGH�HWPHNWHGLU�

Örnek 3. Düzlemde, dik koordinat sistemi ilH�XoODN�NRRUGLQDW�VLVWHPL�DUDVÕQGD θcosrx = ve θsinry =

G|Q�ú�P�IRUP�OOHUL�YDUGÕU� r ve θ¶\Õ��x ve y’nin fonksiyonu olarak ifade etmeden, dx

dr ve

dx

türevlerini bulunuz.

Çözüm. Düzlemin (x,y�� QRNWDODUÕQÕ� ),(),( yxyxF =G

vektörleriyle temsil edersek, uçlak

koordinatlarda )sin,cos(),(),(),( θθθ rrrFyxFyx ===GG �\D]DELOLUL]��=LQFLU�NXUDOÕQÕ� ),( θrF

G

YHNW|U�GH÷HUOL�IRQNVL\RQXQD�X\JXODUVDN

x

F

x

r

r

F

x

F

∂∂

∂∂

+∂∂

∂∂

=∂∂ θ

θ

GGG (*)

olur. Burada

Page 21: Ileri Matematik II

108

)sin,(cos θθ=∂∂

r

FG

ve

)sin,sin( θθθ

rrF

−=∂∂G

dir.�$\UÕFD ),(),( yxrF =θG

HúLWOL÷LQGHQ�GH

)0,1(),(

=∂

∂x

rF θG

olur.�%XQD�J|UH�� ��HúLWOL÷LQL�YHNW|UHO�IRUPGD�\HQLGHQ

x

rrx

r

∂∂

−+∂∂

=θθθθθ )cos,sin()sin,(cos)0,1(

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]��%X�YHNW|UHO�GHQNOHP�\HULne

0cossin

1sincos

=∂∂

+∂∂

=∂∂

−∂∂

xr

x

r

xr

x

r

θθθ

θθθ

skaler denklem sistemini yazabiliriz. Bu denklem sistemi çözülerek

rxx

r θθθ sincos

−=

∂∂

=∂∂ YH

elde edilir.

%HQ]HU� RODUDN� H÷HU�� ),,( zyxfg = � úHNOLQGH� �o� GH÷LúNHQOL� ELU� IRQNVL\RQ� YHULOLU� YH� x, y ve z

VHUEHVW�GH÷LúNHOHULQLQ�KHU�ELULQLQ��|UQH÷LQ�ELU�t�SDUDPHWUHVLQH�ED÷OÕ�IRQNVL\RQODU�ROGX÷X�NDEXO�HGLOLUVH��EX�GXUXPGD������LOH�YHULOHQ�]LQFLU�NXUDOÕ

dt

dz

z

f

dt

dy

y

f

dt

dx

x

f

dt

df

dt

dg

∂∂

+∂∂

+∂∂

== (16)

ELoLPLQGH�JHQLúOHWLOHELOLU�

Son olarak, ),,( zyxfg = fonksiyonunda x, y ve z GH÷LúNHQOHULQLQ�KHU�ELULQLQ�u ve v’nin birer

IRQNVL\RQX�ROGX÷XQX�NDEXO�HGHOLP� ),(),,(),,( vuzzvuyyvuxx === .

Bu durumda, f’nin, u ve v¶\H�J|UH�NÕVPL�W�UHYOHUL

Page 22: Ileri Matematik II

109

u

z

z

f

u

y

y

f

u

x

x

f

du

df

du

dg

∂∂

∂∂

+∂∂

∂∂

+∂∂

∂∂

== , (17a)

v

z

z

f

v

y

y

f

v

x

x

f

dv

df

dv

dg

∂∂

∂∂

+∂∂

∂∂

+∂∂

∂∂

== (17b)

olur.

Örnek 4. 0222 =++ xyyx NDSDOÕ�IRQNVL\RQX�LoLQ� dxdy / türevini bulunuz.

Çözüm. xyyxyxf 2),( 22 ++= WDQÕPODPDVÕQÕ�\DSDUVDN

2 2

12 2

x

y

fdy x y

dx f y x

+= − = − = −

+

elde ederiz.

3.6. Tam Diferansiyel

2RD ⊂ � E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ� ),( yxfz = fonksiyonu verilsin. z’nin, x ve y¶H� J|UH� NÕVPL�

W�UHYOHUL� WDQÕPOÕ� YH� V�UHNOL� ROVXQODU�� x ve y� GH÷LúNHQOHULQH�� VÕUDVÕ\OD� h ve k� DUWPDODUÕ�YHULOGL÷LQGH�z�ED÷OÕ�GH÷LúNHQLQGH�RUWD\D�oÕNDQ�artma�PLNWDUÕ z∆ olsun. Buna göre,

),(),( yxfkyhxfz −++=∆ (1)

veya

),(),(),(),( yxfkyxfkyxfkyhxfz −+++−++=∆ (2)

\D]DELOLUL]��(úLWOL÷LQ�VD÷�WDUDIÕQGDNL�LON�LNL�YH�VRQ�LNL�WHULP�NHQGL�DUDODUÕQGD�JUXSODQGÕUÕOÕU�YH�ELU�GH÷LúNHQOL�IRQNVL\RQODUGD�WDQÕPODQDQ�diferansiyel�KHVDEÕQ�RUWDODPD�GH÷HU�WHRUHPL�dikkate

DOÕQÕUVD 10),,(),(),( 11 <<++=+−++ θθ kyhxhfkyxfkyhxf x (3a)

10),,(),(),( 22 <<+=−+ θθ kyxkfyxfkyxf y (3b)

\D]ÕODELOLU� xf ve yf � NÕVPL� W�UHYOHULQLQ� V�UHNOL� ROPDVÕ� QHGHQL ve sonlu artmalar teoremi

JHUH÷LQFH

11 ),(),( εθ +=++ yxfkyhxf xx (4a)

22 ),(),( εθ +=+ yxfkyxf yy (4b)

yazabiliriz (burada, 1ε ve 2ε , h ve k�LOH�ELUOLNWH�D\QÕ�]DPDQGD�VRQVX]�N�o�N�LNL�QLFHOLNWLU���2�KDOGH������ED÷ÕQWÕVÕ

khyxkfyxhfz yx 21),(),( εε +++=∆ (5)

Page 23: Ileri Matematik II

110

olur. h1ε ve k2ε niceliklerinin, h ve k¶\D� J|UH� LNLQFL� GHUHFHGHQ� VRQVX]� N�o�N� GH÷HUOHU�ROGXNODUÕQD dikkat edilmelidir. ),(),( yxkfyxhf yx + �QLFHOL÷LQH� z∆ ¶QLQ�DVDO�GH÷HUL�denir.

7DQÕP��. 2RD ⊂ � E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ� ),( yxfz = fonksiyonu verilsin. z’nin, x ve y’e göre

NÕVPL�W�UHYOHUL�WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�ROVXQODU��dx ve dy��VÕUDVÕ\OD��x ve y�VHUEHVW�GH÷LúNHQOHULQGHNL�DUWPD�PLNWDUODUÕ olmak üzere

dyyxfdxyxfdz yx ),(),( += (7)

ifadesine, ),( yxfz = fonksiyonunun tam diferansiyeli denir.

����ED÷ÕQWÕVÕQGD�h=dx ve k=dy�DOÕQÕU�YH�����WDP�GLIHUDQVL\HOL�LOH�NDUúÕODúWÕUÕOÕUVD khdzz 21 εε ++=∆ (8)

elde edilir. O halde, tam diferansiyel fonkVL\RQGDNL�DUWPD�PLNWDUÕ�GH÷LO�IDNDW�RQD�oRN�\DNÕQ�ELU�GH÷HUGLU�� 01 →hε ve 02 →kε �ROGX÷XQD�GLNNDW�HGLQL]).

Örnek 1. )ln( yxxyz += fonksiyonunun tam diferansiyelini bulunuz.

Çözüm.

dyyx

xyyxxdx

yx

xyyxydz

+

+++

+

++= )ln()ln(

Örnek 2. )arctan(xyz = fonksiyonunun tam diferansiyelini bulunuz.

Çözüm.

222222 111 yx

xdyydxdy

yx

xdx

yx

ydz

++

=+

++

=

Örnek 2. yxez

/= fonksiyonunun tam diferansiyelini bulunuz.

Çözüm.

[ ]xdyydxy

edye

y

xdxe

ydz

yxyxyx −=−=

2

//

2

/1

Page 24: Ileri Matematik II

111

3.7. Tam DiferansiyelLQ�*HRPHWULN�$QODPÕ ),( yxfz = fonksiyonu ile verilen bir sE yüzeyini�GLNNDWH�DODOÕP� Bu yüzeye, üzerindeki bir

),,( 0000 zyxN �QRNWDVÕQGD�WH÷HW�RODQ� TE düzlemi��ùHNLO�����, 0000000 ))(,())(,(),( zyyyxfxxyxfyxFZ yx +−+−== (1)

denklemi ile verilir. Burada, )),(,,( yxFyxM � GH÷LúNHQ� QRNWDVÕ, söz konusu TE WH÷HW�düzleminin, )),(,,( yxfyxN GH÷LúNHQ� QRNWDVÕ� ise sE � \�]H\LQLQ� QRNWDODUÕQÕ� WHPVLO� HWsinler.

),(),( 00 yxyx = ROPDVÕ� GXUXPXQGD, 0zZ = � RODFD÷Õ� DoÕNWÕU�� (÷HU, xy-düzleminde, ),( 00 yx

QRNWDVÕQGDQ� dxxx += 0 ve dyyy += 0 ile verilen bir ),( 00 dyydxx ++ � QRNWDVÕQD� \HU�GH÷LúWLULOLUVH� EX� GXUXPGD, 0zZdz −= � IDUNÕ� TE WH÷HW� düzleminin, ),( 00 dyydxx ++

QRNWDVÕQGDNL� NRWX� �xy-G�]OHPLQH� J|UH� \�NVHNOL÷L�� LOH� sE yüzeyinin, ),( 00 yx � QRNWDVÕQGDNL�),( 000 yxfz = �NRWX�DUDVÕQGDNL��NRW��IDUNÕQÕ�YHULU� 0zzz −=∆ �IDUNÕ ise sE �\�]H\LQLQ��VÕUDVÕ\OD�

),( yx ve ),( 00 yx � QRNWDODUÕQGDNL� NRW� IDUNÕGÕU�� ùHNLO� ���¶GHQ� DQODúÕODFD÷Õ� �]HUH�� 0→dx ve

0→dy durumunda )()( 00 zZdzzzz −=→∆=− olur. Bu NRúXOODU�DOWÕQGD�� (1) denklemini

yeniden

dyyxfdxyxfdz yx ),(),( 0000 += (2)

biçiminde yazabiliriz. O halde, ),( yxfz = fonksiyonunun, ),( 00 yx � QRNWDVÕQGDNL� tam

diferansiyelini, geometrik olarak, ),( yxfz = yüzeyine, üzerindeki ),,( 000 zyx � QRNWDVÕQGDQ�

Page 25: Ileri Matematik II

112

çizilen WH÷HW� G�]OHPLQ�� ),( 00 dyydxx ++ � QRNWDVÕQGDNL� NRWX� LOH ),( yxfz = yüzeyinin,

),( 00 yx �QRNWDVÕQGDki ),( 000 yxfz = �NRWX�DUDVÕQGDNL�IDUN�úHNOLQGH�LIDGH�HGHELOLUL]�

0→dx ve 0→dy �ROPDVÕ�GXUXPXQGD��\DQL�VHUEHVW�GH÷LúNHQOHUGHNL�DUWPDODUÕQ��GH÷LúLPOHULQ)

oRN�oRN�N�o�N�ROPDVÕ�GXUXPXQGD, zyxfdyydxxfdz ∆=−++→ ),(),( 0000 �RODFD÷Õ�DoÕNWÕr. Bundan yararlanarak,� VHUEHVW� GH÷LúNHQOHU� �]HULQGH� RUWD\D� oÕNDQ� N�o�N� KDWDODUÕQ, z� ED÷OÕ�GH÷LúNHQLQGH� RUWD\D� oÕNDUDFDNODUÕ� toplam hata\Õ�� (2) ile verilen tam diferansiyel formülü

\DUGÕPÕ\OD��\DNODúÕN�RODUDN�KHVDSODyabiliriz

3.8��+DWD�+HVDEÕ ),( yxfz = fonksiyonu verilsin. x ve y�VHUEHVW�GH÷LúNHQOHULQLQ�GH÷HUOHUL� x∆ ve x∆ hata ile

belli ise z�ED÷OÕ�GH÷LúNHQLQGH�RUWD\D�oÕNDFDN�KDWD��WDP�GLIHUDQVL\HOGHQ�\DUDUODQÕODUDN��\DNODúÕN�olarak

0 0 0 0 0 0 0 0( , ) ( , ) ( , ) ( , )z x y x y

z dz f x y dx f x y dy f x y x f x y yε∆ = ∆ ≅ = + ≤ ∆ + ∆ (1)

ifadesi ile bulunabilir.

Örnek 1�� %LU� GLNG|UWJHQLQ� NHQDU� X]XQOXNODUÕ� 2± mm hata ile 12 cm ve 9 cm olarak

|Oo�OP�úW�U��'LNG|UWJHQLQ�DODQÕQÕ�KDWDVÕ\OD�ELUOLNWH�EHOLUWLQL]�

Çözüm��'LNG|UWJHQLQ�NHQDU�X]XQOXNODUÕQÕ�x ve y ile gösterirsek alan fonksiyonu

xyyxfA == ),(

olur. 120 =x ve 90 =y �DOÕQÕUVD

�FP108912)9,12( =×== fA

elde edilir.�ùLPGL�GH�DODQ�KDWDVÕQÕ�KHVDSOD\DOÕP. A¶QÕQ�WDP�GLIHUDQVL\HOL�DOÕQÕUVD xdyydxdA +=

olur. Buna göre, hata formülünden

0 0 0 0zA dA y dx x dy y x x yε∆ = ∆ ≅ = + ≤ ∆ + ∆

elde ederiz. FP2.0=∆=∆ yx �ROGX÷XQGDQ

�FP2.42.0122.09 =×+×≤∆A

olur. O halde,�V|]NRQXVX�GLNG|UWJHQLQ�DODQÕ�LoLQ

Page 26: Ileri Matematik II

113

�FP2.4108 ±=A

yazabiliriz.

3.9. Gradiyent

Teorem 1. ),( yxfz = � IRQNVL\RQX� WDQÕP�N�PHVLQLQ�ELU� � ),( 00 yx � QRNWDVÕQGD� W�UHYOHQHELOLU�ise, bu noktada her jiu

GGGβα +=0 birim vektörü GR÷UXOWXsunda da GR÷UXOWX�W�UHYL�YDUGÕU�YH�EX�

türev

),(),(),( 0000000yxfyxfyxfD yxu βα +=G (1)

dir.

øVSDW. Kesim 3.6’nin (1) ve (5) formüllerinde th α= ve tk β= �DOÕQÕUVD

t

yxftytxfyxfD

tu

),(),(lim),( 0000

0000

−++=

βαG (2)

ya da

[ ] [ ]t

yxftyxftyxftytxfyxfD

tu

),(),(),(),(lim),( 00000000

0000

−+−+−++=

βββαG (3)

yazabiliriz. 'LIHUDQVL\HO� KHVDEÕQ� RUWDODPD� GH÷HU� YH� VRQOX� DUWPDODU� WHRUHPOHUL� Eirlikte

J|]|Q�QH�DOÕQÕUVD��EN]��.HVLP��������D�����E�����D��YH���E��IRUP�OOHUL��

t

tyxtftyxtfyxfD

yx

tu

200100

000

),(),(lim),(

0

βεβαεα +++=

→G

ya da

)(lim),(),(),( 210

0000000βεαεβα +++=

→tyxu yxfyxfyxfDG (4)

ED÷ÕQWÕVÕ�HOGH�HGLOLU� 0→t �GXUXPXQGD�VD÷�WDUDIWDNL�OLPLWLQ�GH�VÕIÕUD�JLGHFH÷LQL�ELOL\RUXz. Bu

QHGHQOH�����ED÷ÕQWÕVÕQÕ ),(),(),( 0000000

yxfyxfyxfD yxu βα +=G (5)

ELoLPLQGH�\D]DELOLUL]��%|\OHFH�LVSDW�WDPDPODQPÕú�ROXU�

7DQÕP�1 (Gradiyent). ����ED÷ÕQWÕVÕQÕQ�YHNW|UHO�J|VWHULPL� [ ][ ]jijyxfiyxfyxfD yxu

GGGGG βα ++= ),(),(),( 0000000

(6)

Page 27: Ileri Matematik II

114

GLNNDWH�DOÕQGÕ÷ÕQGD�RUWD\D�oÕNDQ� ),( 00 yxfjy

ix

∂∂

+∂∂ GG

ifadesine, ),( yxfz = fonksiyonunun,

),( 00 yx �QRNWDVÕQGDNL�JUDGL\HQWL�GHQLU�YH�

jyxfiyxfjy

yxfi

x

yxfyxf yx

GGGGG),(),(

),(),(),( 0000

000000 +=

∂∂

+∂

∂=∇ (7)

úHNOLQGH�J|VWHULOLU��EXUDGD�� f∇G

ifadesi “nabla f ” biçiminde okunur).

BunD�J|UH������ED÷ÕQWÕVÕQÕ��JUDGL\HQW�WDQÕPÕQÕ�GLNNDWH�DODUDN

),(),( 000000yxfuyxfDu ∇=

GGG (8)

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]� O halde, bir ),( yxfz = fonksiyonunun, ),( 00 yx �QRNWDVÕQGD�YH� 0uG

birim

YHNW|U��GR÷UXOWXVXQGDNL� GR÷UXOWX� W�UHYL�� IRQNVL\RQXQ�EX�QRNWDGDNL� JUDGL\HQWL� LOH� 0uG

birim

YHNW|U�Q�Q�VNDOHU�oDUSÕPÕQD�HúLWWLU� Gradiyent vektörü ile 0uG �ELULP�YHNW|U��DUDVÕQGDNL�DoÕ\Õ�

θ ile gösterirsek, skaler�oDUSÕP�WDQÕPÕQGDQ

θcos),(),( 000000uyxfyxfDu

GGG ∇= (9)

yazabiliriz. Buna göre, ),( yxfz = fonksiyonunun GR÷UXOWX� W�UHYOHULQLQ� HQ� E�\�N�GH÷HUOLVL��0=θ için elde edilir ki, bu da f∇

G veNW|U��GR÷UXOWXVXQdaki GR÷UXOWX�türevidir. %DúND�GH÷LúOH��

),( yxfz = fonksiyonu,� HQ� KÕ]OÕ, f∇G � YHNW|U�� GR÷UXOWXVXQGD� GH÷LúPHNWHGLU�� %HQ]HU� RODUDN��

),( yxfz = � IRQNVL\RQXQXQ� HQ� \DYDú� GH÷LúLP� J|VWHUGL÷L� GR÷UXOWX� LVH� f∇−G

vektörü ( πθ = )

yönündedir.

7DQÕP� 2 �ho� GH÷LúNHQOL� IRQNVL\RQODUÕQ� JUDGL\HQWL�.� ho� GH÷LúNHQOL� ELU� ),,( zyxfg =

fonksiyonunun gradiyenti

kz

zyxfj

y

zyxfi

x

zyxfzyxfg

GGGGG∂

∂+

∂∂

+∂

∂=∇=∇

),,(),,(),,(),,( 000000000

000 (10a)

ya da

kzyxfjzyxfizyxfzyxfg zyx

GGGGG),,(),,(),,(),,( 000000000000 ++=∇=∇ (10b)

úHNOLQGH�WDQÕPODQÕU.

Örnek 1. yxz2= yüzeyinin P���� ��� QRNWDVÕQGD� YH� )4,3(A

G � \|Q�QGHNL� GR÷UXOWX� W�UHYLQLQ�GH÷HULQL�EXOXQX]�

Page 28: Ileri Matematik II

115

Çözüm. )4,3(AG

yönündeki birim vektör )5

4,

5

3(0u

G ve yxyxfz 2),( == fonksiyonunun

gradiyenti

jxixyfGGG

22 +=∇

dir. Gradiyentin P�������QRNWDVÕQGDNL�GH÷HUL�KHVDSODQÕUVD jif P

GGG+=∇ 2

elde edilir. O halde, P�������QRNWDVÕQGD�YH� )4,3(AG �\|Q�QGHNL�GR÷UXOWX�W�UHYL

25

4

5

6)

5

4

5

3)(2()1,1( 00

=+=++=∇= jijiuffD pu

GGGGGGG

olur.

Örnek 2. yxz 32 += yüzeyinin, ox-ekseni ile 30o� DoÕ� \DSDQ� GR÷UXOWXGDNL� W�UHYLQL� YH� EX�türevin P�������QRNWDVÕQGDNL�GH÷HULQL�EXOXQX]�

Çözüm. ox-ekseni ile 30o� DoÕ� \DSDQ� GR÷UXOWXGDNL� ELULP� YHNW|U )2

1,

2

3(0u

G’dir.

yxyxfz 32),( +== fonksiyonunun gradiyenti

jifGGG

32 +=∇

ve )2

1,

2

3(0u

G �\|Q�QGHNL�GR÷UXOWX�W�UHYL�LVH

2

33)

2

1

2

3)(32(),( 00

+=++=∇= jijiufyxfDu

GGGGGGG

olup sabittir. Yani, yxyxfz 32),( +== fonksiyonunun, )2

1,

2

3(0u

G yönündeki türevleri,

IRQNVL\RQXQ� WDQÕP� N�PHVLQLQ� KHU� \HULQGH� D\QÕ� GH÷HUGHGLU�� %X� GD� IRQNVL\RQXQ� EHOLUWWL÷L�\�]H\LQ�ELU�G�]OHP�ROPDVÕQGDQ�ND\QDNODQPDNWDGÕU�

Teorem 2�� (÷HU�� ),( yxfz = � IRQNVL\RQX�� WDQÕP� N�PHVLQLQ� ELU� ),( 00 yx � QRNWDVÕQGD�diferansiyellenebilirse ve ),( 00 yxf , ),( yxfz = �IRQNVL\RQXQ�ELU�\HUHO�HNVWUHPXP�GH÷HUL�LVH�bu durumda

0),( 00 =∇ yxfG

olur.

Page 29: Ileri Matematik II

116

øVSDW. ),( yxfz = fonksiyonu, ),( 00 yx � QRNWDVÕQGD� GLIHUDQVL\HOOHQHELOLU� ROGX÷XQGDQ�� EX�noktada sürekli ve� KHU� GR÷UXOWXGD� GR÷UXOWX� W�UHYLQH� VDKLSWLU�� (÷HU� ),( 00 yxf , bir yerel

ekstremum ise, herhangi bir ),(0 βαuG �ELULP�YHNW|U��GR÷UXOWXVXQGDNL�GR÷UXOWX�W�UHYL

0),(),(

lim),( 0000

0000

=−++

=→ t

yxftytxfyxfD

tu

βαG (11)

ROPDOÕGÕU�� %XUDGDQ�� |]HO� RODUDk )0,1(0uG � GR÷UXOWXVX� LoLQ� 0),( 00 =yxf x , )1,0(0u

G � GR÷UXOWXVX�için de 0),( 00 =yxf y � HOGH� HGLOLU�� %|\OHFH� JUDGL\HQW� WDQÕPÕ� JHUH÷LQFH�� \HUHO� HNVWUHPXP�QRNWDVÕQGD� 0),( 00 =∇ yxf

G (12)

olur.

7HRUHP� �� �2UWDODPD� GH÷HU� WHRUHPL�. ),( yxfz = fonksiyonu, bir D bölgesinin her

QRNWDVÕQGD�V�UHNL�NÕVPL�W�UHYOHUH�VDKLS�YH� DPP ∈10 , �QRNWDODUÕQÕ�ELUOHúWLUHQ�GR÷UXQXQ�WDPDPÕ�D bölgesinde olsun. Bu durumda

))(()()( 0101 PPPfPfPfGGGGG

−∇=− ∗

RODFDN�úHNLOGH�ELU� DP ∈∗ �QRNWDVÕ�YDUGÕU�

øVSDW. ),( 000 yxP = � QRNWDVÕQÕ� ),( 111 yxP = � QRNWDVÕQD� ELUOHúWLUHQ [ ]10PP � GR÷UX� SDUoDVÕQÕQ�denklemi, [ ]1,0∈t olmak üzere,

tyy

yy

xx

xx=

−−

=−−

01

0

01

0 (13)

dir. Buradan, [ ]10PP �GR÷UX�SDUoDVÕQÕQ parametrik denklemleri olarak

[ ]1,0),()(

)()(

010

010

∈=−+==−+=

ttgyytyy

thxxtxx (14)

yazabiliriz. Böylece,

)())(),((),( tFtgthfyxfz =≡= (15)

úHNOLQGH�WHN�GH÷LúNHQNL�ELU� )(tF foQNVL\RQX�WDQÕPOD\DELOLUL]� Burada

)())1(),1(()1(

)())0(),0(()0(

1

0

PfghfF

PfghfF GG

==

== (16)

Page 30: Ileri Matematik II

117

RODFD÷Õ� NROD\FD� J|U�O�U� ),( yxf fonksiyonu D bölgesinde ve h(t) ve g(t�� IRQNVL\RQODUÕ� GD�[ ]1,0 � DUDOÕ÷ÕQGD� W�UHYOHQHELOLU� ROGXNODUÕQGDQ� F(t) fonksiyonu da [ ]1,0 � DUDOÕ÷ÕQGD�türevlenebilirdir. Böylece, [ ]1,0∈τ � ROPDN� �]HUH�� WHN� GH÷LúNHQOL� IRQNVL\RQODUGD� RUWDODPD�GH÷HU�WHRUHPL�JHUH÷LQFH )()01)(()0()1( ττ FFFF ′=−′=− (17)

\D]ÕODELOLU��=LQFLU�NXUDOÕ�JHUH÷LQFH

dt

dy

y

f

dt

dx

x

f

dt

dF

∂∂

+∂∂

= (18)

RODFD÷ÕQGDQ

))(())(()( 0101 yyfxxfdt

dFyx −+−= τττ (19)

olur.

)( 010 xxxx −+=∗ τ (20a)

ve

)( 010 yyyy −+=∗ τ (20b)

ED÷ÕQWÕODUÕ� LOH� WDQÕPODQDQ� ),( ∗∗∗ yxP � QRNWDVÕ�� 0P ¶Õ�� 1P ¶H� ELUOHúWLUHQ� GR÷UX� �]HULQGHGLU� YH� EX�nedenle DyxP ∈∗∗∗ ),( ¶GLU��%|\OHFH������ED÷ÕQWÕVÕQÕQ�HúGH÷HUL�RODUDN� ))(()( 01 PPPfF

GGG−∇=′ ∗τ (21)

ED÷ÕQWÕVÕQÕ�������YH������ED÷ÕQWÕODUÕ�\DUGÕPÕ\OD�GD� ))(()()( 0101 PPPfPfPf

GGGGG−∇=− ∗ (22)

elde ederiz.

Örnek 3. yxeyxf

+=),( fonksiyonu veriliyor. )1,0(0P ve )2,1(1P �QRNWDODUÕ�DUDVÕQGD

)(

)()()(

01

01

PP

PfPfPf GG

GGG−−

=∇ ∗

RODFDN�úHNLOGH�ELU� ),( ∗∗∗ yxP �QRNWDVÕ�EXOXQX]�

Çözüm. [ ]1,0∈t olmak üzere, )1,0(0P ve )2,1(1P � QRNWDODUÕQÕ� ELUOHúWLUHQ� GR÷UX� SDUoDVÕQÕQ�parametrik denklemleri

[ ]1,0),(1)12(1

)()01(0

∈=+=−+===−+=

ttgtty

thttx

Page 31: Ileri Matematik II

118

12))(),(()( +== tetgthftF , [ ]1,0∈t fonksiyonunda

)()0( 0PfeFG

== ve )()1( 13

PfeFG

==

olur.� %XQD� J|UH� WHN� GH÷LúNHQOL� F(t�� IRQNVL\RQX� LoLQ� RUWDODPD� GH÷HU� WHRUHPLQGHQ�� [ ]1,0∈τ

olmak üzere

2

1ln

2

)()0()1(

2

123

−=⇒

=−⇒

′=−+

e

eee

FFF

τ

ττ

elde ederiz. O halde,

2

1ln)(

2 −==∗

ehx τ ,

2

1ln1)(

2 −+==∗

egy τ

ve aranan nokta da

)2

1ln1,

2

1(ln),(

22 −+

−=∗∗∗

eeyxP

olur. Bu nokta için

eePfPf −=− 321 )()(

KG

ve

)()(

2

12

22

)())((

21

32

2

1ln2

2

1ln21

2

1ln21

2

1ln21

01

22

22

PfPf

eee

e

eee

jijeiePPPf

ee

ee

KG

GGGGGGG

−=

−=−

=

==

+

+=−∇

−−+

−+

−+

elde edilir.

������.DSDOÕ�)RQNVL\RQODUGD�7ürev

n-GH÷LúNHQOL� ELU� NDSDOÕ� IRQNVL\RQ� 1 2( , ,..., ) 0n

f x x x = � úHNOLQGH� WDQÕPODQÕU�� Burada LVSDWÕQÕ�YHUPH\HFH÷Lmiz “YDUOÕN� WHRUHPOHUL”, KDQJL� NRúXOODU� VD÷ODQGÕ÷ÕQGD�� ELU� NDSDOÕ� IRQNVL\RQXQ�GH÷LúNHQOHULQGHQ�ELULQLQ��GL÷HUOHULQLQ�IRQNVL\RQX�RODUDN�\D]ÕODELOHFH÷LQL�RUWD\D�NR\DUODU�

Page 32: Ileri Matematik II

119

Teorem 1 �*HQHO� YDUOÕN� WHRUHPL�. nD R⊂ bir DoÕN� E|OJH, f, 1 2( , ,..., ) 0n

f x x x = � úHNOLQGH�WDQÕPODQDQ� YH� ELULQFL� PHUWHEHGHQ� E�W�Q� NÕVPL� W�UHYOHUL� D bölgesinde sürekli olan, n-

GH÷LúNHQOL�ELU�NDSDOÕ�IRQNVL\RQ, 0( )c i

N x , 0ix ¶ÕQ�ELU�c�NRPúXOX÷X�� 10 1,0 1,0 0( ,..., , ,... )n n n

N x x x xδ − +

ise 110 1,0 1,0 0( ,..., , ,... ) n

n n nx x x x R −

− + ∈ � QRNWDVÕQÕQ� bir δ -NRPúXOX÷X� ROVXQ�� (÷HU�� 0 10 20 0( , ,..., )

nP x x x D= ∈ için, 10 20 0( , ,..., ) 0

nf x x x = ve 10 20 0( , ,..., ) 0

ix nf x x x ≠ oluyorsa bu

durumda,

0 10 1,0 1,0 0 0( ,..., , ,... ) ( )i n n n c i

x g x x x x N x− += ∈

RODFDN� úHNLOGH� Wek bir 0 10 1,0 1,0 0( ,..., , ,... )i n n n

x g x x x x− += fonksiyonu bulunabilir. Yani,

0 10 1,0 1,0 0( ,..., , ,... )i n n n

x g x x x x− += fonksiyonu, 1 2( , ,..., ) 0n

f x x x = fonksiyonunun, 0ix ’a göre

çözümüdür.

%XQGDQ�VRQUDNL�NÕVÕPODUGD�DUWÕN�YDUOÕN�WHRUHPL\OH�LOJLOHQPH\HFHN�IDNDW�NDSDOÕ�ELoLPGH�YHULOHQ�ELU� IRQNVL\RQXQ� KHUKDQJL� ELU� GH÷LúNHQLQLQ,� RODQDNOÕ� ROPDVÕ� GXUXPXQGD,� GL÷HU� GH÷LúNHQOHU�FLQVLQGHQ�LIDGHVLQL�YH�NÕVPL�W�UHYOHULQL�DUDúWÕUDFD÷Õ]�

3.10.1. øNL�'H÷LúNHQOL�.DSDOÕ�)RQNVL\RQ

Bu, daha önce, Kesim 3.5’deki Teorem �¶GH� YHULOPLúWL�� %XQD� J|UH, 0),( =yxf NDSDOÕ�fonksiyonundan x¶H�J|UH�W�UHY�DOÕQÕUVD 0=

∂∂

+∂∂

dx

dy

y

f

x

f (1)

ve buradan da, 0y

f ≠ olmak üzere,

x

y

f

fdy xfdx f

y

∂∂= − = −∂∂

(2)

elde edilir. Bu kural uygulanarak,�GDKD�\�NVHN�PHUWHEHGHQ�W�UHYOHU�GH�HOGH�HGLOHELOLU��ùLPGL��

0),( =yxf �NDSDO�IRQNVL\RQX�LoLQ��LNLQFL�PHUWHEHGHQ�2

2

d y

dx türevini ifade edelim. Bunun için

(1) formülünü

0x y

dyf f

dx+ =

Page 33: Ileri Matematik II

120

úHNOLQGH�\D]ÕS� x’e göre tekrar türetirsek

2

2

2 2

2

2

2

2

( ) 0

2 0

2

xx xy yx yy y

xx xy yy y

xx xy yy

y

dy dy dy d yf f f f f

dx dx dx dx

dy dy d yf f f f

dx dx dx

dy dyf f f

d y dx dx

dx f

+ + + + =

+ + + =

+ + ⇒ = −

olur. Buradan, ����ED÷ÕQWÕVÕ�\DUGÕPÕ\OD

2 22

2 3

2y xx x y xy x yy

y

f f f f f f fd y

dx f

− += − (3)

elde edilir.

Örnek 1. 2( , ) 2 0f x y x xy= + = �NDSDOÕ�IRQNVL\RQX�LoLQ� y′ ve y′′ türevleriQL�KHVDSOD\ÕQÕ]�

Çözüm. 2 2 , 2, 2 , 0, 2x xx y yy xy

f x y f f x f f= + = = = =

oOGX÷XQGDQ, 2 0y

f x= ≠ olmak üzere, (2) formülünden

2

2

1

2 2

x y x xy xyy

x x xy

+ + −′ = − = − = − = −−

,

(3) formülünden de

2 2 2

2 3

2 2 2

2 3 2 3

(2 ) 2 2 (2 2 ) (2 ) 2 (2 2 ) 0

(2 )

8 16 ( ) 2 20

8

d y x x y x x y

dx x

d y x x x y x y x xy

dx x x x

× − × + × × + + ×= −

− + + += − = = =

elde edilir.

3.10.2. Üç De÷LúNHQOL�.DSDOÕ�)RQNVL\RQ

( , , ) 0f x y z = � úHNOLQGH� �o� GH÷LúNHQOL� ELU� NDSDOÕ� IRQNVL\RQXQ� YHULOGL÷LQL� YDUVD\DOÕP�� %D÷OÕ�GH÷LúNHQ� RODUDN� z� VHoLOLU� YH� H÷HU� GL÷HUOHUL� FLQVLQGHQ� LIDGH� HGLOHELOPHVL� RODQDNOÕ� ROXUVD��

( , , ) 0f x y z = NDSDOÕ fonksiyonu yerine,� HúGH÷HUL� RODUDN, ( , )z g x y= � úHNOLQGH�ELU� IRQNVL\RQ�NXOODQÕODELOLU� z�ED÷OÕ��x ve y�VHUEHVW�GH÷LúNHQOHU�ROPDN��]HUH�� ( , , ) 0f x y z = �NDSDOÕ�IRQNVL\RQX�x’e göre türetilirse

Page 34: Ileri Matematik II

121

0x z

zf f

x

∂+ =

∂ (1)

ve buradan da, 0zf ≠ olmak üzere,

( , )

( , )( , )

xx

z

f x yzg x y

x f x y

∂= = −

∂ (2)

elde edilir. Benzer olarak, y¶\H�J|UH�W�UHY�DOÕQDUDN�GD��\LQH� 0zf ≠ olmak üzere,

( , )

( , )( , )

y

y

z

f x yzg x y

y f x y

∂= = −

∂ (3)

elde edilir.

Örnek 1. 5 5 5( , , ) 0f x y z x y z= + − = � NDSDOÕ� IRQNVL\RQX� LoLQ� ( , )x xz g x y= ve ( , )y y

z g x y=

NÕVPL�W�UHYOHULQL�EXOXQX]�

Çözüm. (2) formülünden

4

4

( , )( , ) , 0

( , )x

x

z

f x yz xg x y z

x f x y z

∂= = − = ≠

ve (3) formülünden de

4

4

( , )( , ) , 0

( , )y

y

z

f x yz yg x y z

y f x y z

∂= = − = ≠

elde edilir. O halde, 0z ≠ durumunda, z�GH÷LúNHQL��x ve y�GH÷LúNHQOHUL�FLQVLQGHQ�o|]�OHELOLU��Bu \DSÕOÕUVD�� 5 55( , )z g x y x y= = + elde edilir.

��������øNL�'H÷LúNHQ�YH�øNL�%LOLQPL\HQOL�.DSDOÕ�)RQNVL\RQ�6LVWHPL x ve y de÷LúNHQOHUL�LOH�u ve v�ELOLQPL\HQOHULQGHQ�ROXúDQ

( , , , ) 0

( , , , ) 0

F x y u v

G x y u v

==

(1)

GHQNOHP�VLVWHPL�YHULOPLú�ROVXQ��%XUDGD�u ve v bilinmiyenleri, x ve y�GH÷LúNHQOHULQH

( , )

( , )

u f x y

v g x y

==

(2)

úHNOLQGH�ED÷OÕ�ROVXQODU� (1) sisteminden x¶H�J|UH�W�UHY�DOÕQDUDN

Page 35: Ileri Matematik II

122

u x v x x

u x v x x

F f F g F

G f G g G

+ = −+ = −

(3)

sistemini elde ederiz. (3) sisteminin, x

f ve x

g ’e göre bir çözüme sahip olabilmesi için

NDWVD\ÕODU�GHWHUPLQDQWÕQÕQ�VÕIÕUGDQ�IDUNOÕ�ROPDVÕ�JHUHNLU��Yani,

0u v

u v

F FJ

G G= ≠ . (4)

NRúXOX�VD÷ODQÕUVD�����VLVWHPLQL�VD÷OD\DQ� xf ve x

g �IRQNVL\RQODU�WHN�W�UO��EXOXQDELOLU�

7DQÕP�����-DFREL�'HWHUPLQDQWÕ�. (4) formülü ile verilen

u v

u v

F FJ

G G=

GHWHUPLQHQWÕQD�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ��-DFRELDQ��GHQLU�YH� ( , )

( , )u v

u v

F FF GJ

G Gu v

∂= =

∂ (5)

úHNOLQGH�J|VWHULOLU�

0J ≠ �ROPDVÕ�GXUXPXQGD��(3) sistemi, Cramer yöntemi ile çözülerek ve Jacobi�GHWHUPLQDQWÕ�J|VWHULPL�NXOODQÕODUDN�

1 ( , )

( , )

x v

x v x v v xx

F F

G G F G F GF Gf

J x v J J

−∂= − = − = −

∂ (4a)

1 ( , )

( , )

u x

u x x u x ux

F F

G G G F F GF Gg

J u x J J

−∂= − = − = −

∂ (4b)

olur.�%HQ]HU�úHNLOGH������VLVWHPLQGHQ�y¶H�J|UH�W�UHY�DOÕQDUDN da

1 ( , )

( , )

y v

y v y v v y

y

F F

G G F G F GF Gf

J y v J J

−∂= − = − = −

∂ (5a)

1 ( , )

( , )

u y

u y y u y u

y

F F

G G G F F GF Gg

J u y J J

−∂= − = − = −

∂ (5b)

NÕVPL�W�UHYOHUL�Hlde edilir.

Page 36: Ileri Matematik II

123

Örnek 1. 2 2u v x y

uv xy

+ = +=

Sistemi veriliyor. ( , )u f x y= ve ( , )v g x y= � ROGX÷XQD� J|UH�x

f , x

g , y

f ve y

g � NÕVPL�türevlerini bulunuz.

Çözüm. Denklem sistemini

2( , , , ) 0

( , , , ) 0

F x y u v u v x y

G x y u v uv xy

= + − − == − =

úHNOLQGH�\D]DOÕP��%XQD�J|UH�-DFRELDQ

1 1u v

u v

F FJ u v

G G v u= = = −

dir. O halde, 0J u v= − ≠ olmak üzere, (4a,b) ile (5a,b) forP�OOHUL�X\JXODQÕUVD

2 1

1 ( , ) 2,

( , )

x v

x v

x

F F x

G G y uF G xu yf

J x v J u v u v

−−∂ −

= − = − = − =∂ − −

1 2

1 ( , ) 2,

( , )

u x

u x

x

F F x

G G v yF G y xvg

J u x J u v u v

−−∂ −

= − = − = − =∂ − −

2 1

1 ( , ),

( , )

y v

y v

y

F F y

G G x uF G u xf

J y v J u v u v

−−∂ −

= − = − = − =∂ − −

1 2

1 ( , )

( , )

u y

u y

y

F F y

G G v xF G x vg

J u y J u v u v

−−∂ −

= − = − = − =∂ − −

elde edilir. ( , , , ) (1, 1,1, 1)x y u v = − − �QRNWDVÕ, verilen denklem sisteminin bir özel çözümü ve bu

GH÷HUOHU� LoLQ� J=2 ( 0≠ �� ROGX÷XQGDQ�� ( , )u f x y= ve ( , )v g x y= � IRQNVL\RQODUÕQÕQ� FHELUVHO�LIDGHOHULQL�ELOPL\RU�ROPDPÕ]D�UD÷PHQ�EX�IRQNVL\RQODUÕQ����-���QRNWDVÕQGDNL�NÕVPL�W�UHYOHULQL�kolayca hesaplayabiliriz. Buna göre, yXNDUÕGD� EXOGX÷XPX]� NÕVPL� W�UHY� IRUP�OOHULQGH� x=1,

y=-1, u=1, v=-1 alarak,

2 1 1 ( 1) 3 2 ( 1) 1 1, 0,

1 ( 1) 2 1 ( 1)

1 2 1 ( 1) 1 1 2 ( 1) ( 1), 1

1 ( 1) 2 1 ( 1)

x y

x y

f f

g g

× × − − × − × −= = = =

− − − −− − × × − − × − × −

= = = =− − − −

Page 37: Ileri Matematik II

124

GH÷HUOHULQL�HOGH�HGHUL]��Bu durumda,�|UQH÷LQ� ( , )u f x y= fonksiyonunun (1,-���QRNWDVÕQGDNL�GH÷HUL u=f(1,-1)=1�YH�EX�QRNWDGDNL�NÕVPL�W�UHYOHULQLQ�GH÷HUOHUL�GH��VÕUDVÕ\OD���fx=3/2, fy=0’dÕr. $UWÕN�� LNL� GH÷LúNHQOL� IRQNVL\RQODUÕQ� VHUL� DoÕOÕPÕQGDQ� \DUDUODQÕODUDN�� ( , )u f x y=

fonksiyonunun, (1,-���QRNWDVÕQÕQ�NRPúXOX÷XQGDNL�EDúND�ELU�QRNWDGD�DODFD÷Õ�GH÷HU��\DNODúÕN�olarak, hesaplanabilir. Bu durumu, LNL�GH÷LúNHQOL�ELU�NDSDOÕ�IRQNVL\RQ�|UQH÷L�LoLQ�J|UHOLP�

Örnek 2. 2 3( , ) 0F x y x y xy= − = � NDSDOÕ� IRQNVL\RQX� YHULOL\RU�� ( )y f x= � ROGX÷XQD� J|UH�1.1x = için y�GH÷HULQL�EXOXQX]�

Çözüm. (x,y)=(1,1), verilen denklemin bir çözümüdür. Bu noktada 0y

F ≠ �ROGX÷XQGDQ�y’yi, x

cinsinden ( )y f x= � úHNOLQGH� \D]DELOLUL]�� O halde, ( )y f x= fonksiyonu, x=1� QRNWDVÕ�FLYDUÕQGD�7D\ORU�VHULVLQH�DoÕODUDN��f(1.1�¶LQ�\DNODúÕN�GH÷HUL�KHVDSODQDELOLU��%XQD�J|UH 2(1)

( ) (1) (1)( 1) ( 1) ...2!

ff x f f x x

′′′= + − + − +

(÷HU, 2 3( , ) 0F x y x y xy= − = WDQÕPODPDVÕQÕ�\DSDU�YH�x¶H�J|UH�W�UHY�DOÕUVDN

3

2 2

2( )

3x

y

F xy yy f x

F x y x

−′ ′= = − = −−

elde ederiz. x¶H�J|UH�ELU�NH]�GDKD�W�UHY�DOÕUVDN

3 2 2 2 3

2 2 2

2 (3 ) (6 1)(2 )( )

(3 )

y x y x xy xy yf x

x y x

− − − −′′ = −−

olur. Böylece, x ��QRNWDVÕQGD 1 1

(1) 1, (1) , (1)2 4

f f f′ ′′= = − =

GH÷HUOHULQL�HOGH�HGHUL]��Böylece, x ��QRNWDVÕ�FLYDUÕQGDNL�7D\ORU�DoÕOÕPÕ 21 1

( ) 1 ( 1) ( 1) ...2 8

f x x x= − − + − +

olur. Buradan, LNLQFL�PHUWHEHGHQ�\DNODúÕNOD, 21 1

( ) 1 ( 1) ( 1)2 8

f x x x≅ − − + −

alabiliriz. Buna göre f�����¶LQ�\DNODúÕN�GH÷HUL 21 1

(1.1) 1 0.1 (0.1) 0.95132 8

f ≅ − × + × =

dir.

Page 38: Ileri Matematik II

125

������.RRUGLQDW�'|Q�ú�POHUL�YH�7HUV�)RQNVL\RQ

%XUDGD�GLN�NRRUGLQDW�VLVWHPOHUL�DUDVÕQGDNL�G|Q�ú�POHUL�GLNNDWH�DODFD÷Õ]���u, v��NRRUWGLQDWODUÕ��dik koordinat sisteminin bir D�E|OJHVLQLQ�HOHPDQODUÕ�ROVXQODU�

( , )

( , )

x f u v

y g u v

= =

(1)

dön�ú�P� IRUP�OOHUL� LOH� �u, v) koortdinat sisteminden, (x, y�� NRRUWGLQDW� VLVWHPLQH� G|Q�ú�P�\DSPÕú�ROXUX]���u, v��QRNWDODUÕ��uv-düzlemindeki bir D bölgesini tararken, (x, y��QRNWDODUÕ�GD�xy-düzlemindeki bir C�E|OJHVLQL�WDUDUODU��2�KDOGH������G|Q�ú�P�IRUP�OOHUL� uv-düzleminin D

bölgesini, xy-düzleminin C� E|OJHVLQH� G|Q�úW�UP�ú� ROXU�� %X� QHGHQOH�� ���� NRRUGLQDW�G|Q�ú�P�QH� ³E|OJH� G|Q�ú�P�´� GH� GHQLU�� %X� úHNLOGH� WDQÕPODQDQ� E|OJH� G|Q�ú�P�Q�� T

sembolü ile gösterirsek

:T D C→ ya da : ( , ) ( , ) ( ( , ), ( , ))T u v x y f u v g u v→ =

yazabiliriz.

7DQÕP��� �7HUV�G|Q�ú�P�. T�� ���� LOH�YHULOHQ�G|Q�ú�P� IRUP�OOHUL� \DUGÕPÕ\OD�uv-düzleminin

bir D bölgesini, xy-düzleminin bir C� E|OJHVLQH� G|Q�úW�UHQ� E|OJH� G|Q�ú�P�� ROVXQ�� T

G|Q�ú�P�Q�Q� �-�� ROPDVÕ� KDOLQGH�� xy-düzleminin C bölgesini, uv-düzleminin D bölgesine

G|Q�úW�UHQ�E|OJH�G|Q�ú�P�QH�T�G|Q�ú�P�Q�Q�WHUVL�GHQLU�YH�T-1 ile gösterilir. Yani,

1 :T C D− →

1 : ( , ) ( , )T x y u v− →

dir. T ve T-1�G|Q�ú�POHULQL ( , ) ( , )x y T u v= (2a)

1( , ) ( , )u v T x y−= (2b)

úHNOLQGH�GH�LIDGH�HGHELOLUL]�

ùLPGL�� R2¶GH� WDQÕPOÕ� ELU� T� G|Q�ú�P�Q�Q� WHUVLQLQ� YDUOÕ÷Õ� LoLQ� JHUHN� NRúXOX� ELU� WHRUHP� LOH�verelim.

Teorem 1. (u,v�� NRRUGLQDWODUÕ� 2D R⊂ � DoÕN� E|OJHVLQL� WDQÕPODVÕQODU�� (÷HU�� ( , )x f u v= ve

( , )y g u v= � IRQNVL\RQODUÕQÕQ� ELULQFL� PHUWHEHGHQ� NÕVPL� W�UHYOHUL� D bölgesinde sürekli ve

-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ�VÕIÕU��\DQL��

( , )0

( , )

f gJ

u v

∂= ≠

Page 39: Ileri Matematik II

126

ise : ( , ) ( , ) ( ( , ), ( , ))T u v x y f u v g u v→ = �G|Q�ú�P�Q�Q�WHUVL�YDUGÕU�YH 1 : ( , ) ( , ) ( ( , ), ( , ))T x y u v x y x yϕ ψ− → = (3)

úHNOLQGHGLU��%DúND�ELU�GH÷LúOH������G|Q�ú�P�IRUP�OOHULQLQ�WHUVL��H÷HU�YDUVD�

( , )

( , )

u x y

v x y

ϕψ

= =

(4)

úHNOLQGHGLU�

øVSDW. Teorem, 0J ≠ � ROPDVÕ� KDOLQGH�� ���� VLVWHPLQLQ� u ve v’ye göUH� o|]�OHELOHFH÷LQL� YH�o|]�POHULQ�����ELoLPLQGH�RODFD÷ÕQÕ�LIDGH�HWPHNWHGLU������VLVWHPL��LNL�ELOLQPL\HQOL��u ve v), iki

GHQNOHPGHQ�ROXúDQ�ELU�VLVWHPGLU������VLVWHPLQL ( , , , ) ( , ) 0

( , , , ) ( , ) 0

F x y u v f u v x

G x y u v g u v y

= − = = − =

(5)

ELoLPLQGH�\HQLGHQ�\D]ÕS��x¶H�J|UH�W�UHY�DOÕUVDN

u x v x x

u x v x x

F u F v F

G u G v G

+ = − + = −

(5)

GHQNOHP� VLVWHPLQL� HOGH� HGHUL]�� ���¶LQ� WHN� W�UO�� o|]�P�Q�Q� RODELOPHVL� LoLQ� NDWVD\ÕODU�GHWHUPLQDQWÕ��-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ��VÕIÕUGDQ�IDUNOÕ��\DQL�

( , )

0( , )

u v

u v

F FF GJ

G Gu v

∂= = ≠

∂ (6)

ROPDOÕGÕU������NRúXOXQXQ�VD÷ODQPDVÕ�ux ve vx�NÕVPL�W�UHYOHULQLQ�YDUOÕ÷ÕQÕ�JDUDQWL�HGHU��%HQ]HU�olarak, (1) sisteminden y¶\H�J|UH�W�UHY�DOÕQDUDN�GD

u y v y y

u y v y y

F u F v F

G u G v G

+ = − + = −

(7)

GHQNOHP� VLVWHPL� HOGH� HGLOLU� YH� ���� NRúXOXQXQ� VD÷ODQPDVÕ� GXUXPXQGD� uy ve vy� NÕVPL�türevleULQLQ�YDUOÕ÷Õ�GD�JDUDQWLOHQPLú�ROXU��6RQXo�RODUDN�� ����NRúXOX��u ve v� IRQNVL\RQODUÕQÕQ�ELULQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHULQLQ� 2

D R⊂ �E|OJHVLQGH�YDUOÕ÷ÕQÕ�YH�V�UHNOLOLNOHULQL�JDUDQWL�HGHU�� %X� LVH� D\QÕ� E|OJHGH��u ve v� IRQNVL\RQODUÕQÕQ� YDUOÕ÷Õ� DQODPÕQD� JHOLU��2� KDOGH��u ve v

IRQNVL\RQODUÕ��x ve y¶\H�ED÷OÕ�RODUDN

( , )

( , )

u x y

v x y

ϕψ

= =

(8)

úHNOLQGH� \D]ÕODELOLU�� $\UÕFD�� ���� YH� ���� VLVWHPOHUL� D\UÕ� D\UÕ� o|]�OHUHN� u(x,y) ve v(x,y)

IRQNVL\RQODUÕQÕQ�NÕVPL�W�UHYOHUL

Page 40: Ileri Matematik II

127

1

01 ( , )

( , )

x v v

x v v vx x

u v u v

u v u v

F F f

G G g gF Gu

F F F FJ x v J

G G G G

ϕ

∂= = − = − = − =

∂ (9a)

1

01 ( , )

( , )

u x u

u x u ux x

u v u v

u v u v

F F f

G G g gF Gv

F F F FJ u x J

G G G G

ψ

∂= = − = − = − =

∂ (9b)

0

11 ( , )

( , )

y v v

y v v v

y y

u v u v

u v u v

F F f

G G g fF Gu

F F F FJ y v J

G G G G

ϕ−∂

= = − = − = − =∂

(9c)

0

11 ( , )

( , )

u y u

u y u u

y y

u v u v

u v u v

F F f

G G g fF Gv

F F F FJ u y J

G G G G

ψ−∂

= = − = − = − =∂

(9d)

úHNOLQGH�HOGH�HGLOHELOLU�

Örnek 1. T : ( , )

( , )

x f u v

y g u v

==

NRRUGLQDW�G|Q�ú�P�Q�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ�J ( 0J ≠ ) ve Jacobi matrisi TJ ;

T ′ : ( , )

( , )

u x y

v x y

ϕψ

==

WHUV�NRRUGLQDW�G|Q�ú�P�Q�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ� J ′ ( 0J ′ ≠ ) ve Jacobi matrisi TJ ′ olsun. Bu

LNL�G|Q�ú�P�Q�-DFREL�PDWULVOHULQLQ�ELUELUOHULQLQ�WHUVL�\DQL� 1

T TJ J

−′ =

ROGX÷XQX�J|VWHULQL]�

Çözüm������YH�����ED÷ÕQWÕODUÕQGDQ�\DUDUODQDUDN� T :

( , )

( , )

x f u v

y g u v

==

koordLQDW�G|Q�ú�P�Q�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ�LoLQ�� 0J ≠ �YDUVD\Õ\RUX]�

Page 41: Ileri Matematik II

128

( , )

( , )

( , ) ( , )

( , ) ( , )

u v

u v

u v u v

u v u v

F FF GJ

G Gu v

f f x x

g g y y

f g x y

u v u v

∂= = =

= = =

∂ ∂= =

∂ ∂

yazabiliriz. O halde, Jacobi matrisi

u v

T

u v

x xJ

y y

=

olur. Benzer olarak,

( , )

( , )

u x y

v x y

ϕψ

==

G|Q�ú�P�Q�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ� J ′ ( 0J ′ ≠ �YDUVD\Õ\RUX]�

( , )

( , )

( , )

( , )

f g

f g

x y x y

x y x y

u uu vJ

v vf g

u uu v

v vx g

ϕ ϕψ ψ

∂′ = = =∂

∂= = =

ve Jacobi matrisi de

x y

T

x y

Jϕ ϕψ ψ′

=

olur. Buradan

x y x u y u x v y vu v

T T

x y x u y u x v y vu v

x y x yx xJ J

x y x yy y

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕψ ψ ψ ψ ψ ψ′

+ + ⋅ = ⋅ = + +

elde edilir.

( , )

( , )

u x y

v x y

ϕψ

==

HúLWOLNOHULQLQ�u ve v¶\H�J|UH�W�UHYOHUL�DOÕQÕUVD

1 ; 0 ;

0 ; 1x u y u x v y v

x u y u x v y v

x y x y

x y x y

ϕ ϕ ϕ ϕψ ψ ψ ψ

= + = += + = +

elde edilir. O halde,

1 0

0 1T TJ J I′

⋅ = =

yani,

Page 42: Ileri Matematik II

129

1T T

J J −′ =

olur.� 2� KDOGH�� WHUV� G|Q�ú�POHULQ� -DFREL� GHWHUPLQDQWODUÕ� DUDVÕQGD� GD� 1 1J J −⋅ = � ED÷ÕQWÕVÕ�vardÕU�

Örnek 2. F�LNL�GH÷LúNHQOL�IRQNVL\RQX�YHULOL\RU�� ( , ) 0F x z y z+ − =

GHQNOHPL\OH�WDQÕPODQDQ� ( , )z z x y= fonksiyonunun

1x y

z z− = −

GHQNOHPLQL�VD÷ODGÕ÷ÕQÕ�J|VWHULQL]�

Çözüm. ( , ) 0F x z y z+ − = denklemine u x z= + ve v y z= − �G|Q�ú�POHULQL�X\JXODUVDN

( , ) 0F u v =

elde ederiz. Buradan, x ve y¶\H�J|UH�W�UHY�DOÕQÕUVD 0

dF F u F v

dx u x v x

∂ ∂ ∂ ∂= + =

∂ ∂ ∂ ∂

ve

0dF F u F v

dy u y v y

∂ ∂ ∂ ∂= + =

∂ ∂ ∂ ∂

ROXU��'|Q�ú�P�IRUP�OOHULQe göre

1 , , , 1x y x y

u u v vz z z z

x y x y

∂ ∂ ∂ ∂= + = = − = −

∂ ∂ ∂ ∂

ROGX÷XQGDQ

(1 ) 0

(1 ) 0

u x v x

u y v y

dFF z F z

dx

dFF z F z

dy

= + − =

= + − =

ROXU��%X�HúLWOLNOHUGHQ� xz ve y

z �NÕVPL�W�UHYOHUL�oHNLOLUVH

,u vx y

u v u v

F Fz z

F F F F= − = −

− −

elde edilir. Buradan da

( ) 1u v u ux y

u v u v u v

F F F Fz z

F F F F F F

−− = − − − = − = −

− − −

elde edilir.

Page 43: Ileri Matematik II

130

Örnek 3. Dik koordinatlarda

veu v u v

x y y x

∂ ∂ ∂ ∂= = −

∂ ∂ ∂ ∂ (*)

HúLWOLNOHULQL�VD÷OD\DQ� ( , )u u x y= ve ( , )v v x y= �IRQNVL\RQODUÕ�YHULOL\RU�� cos ; sinx r y rθ θ= =

G|Q�ú�P�IRUP�OOHUL�LOH�XoODN�NRRUGLQDWODUD�JHoLOGL÷LQGH��u ve v�IRQNVL\RQODUÕQÕQ�KHU�ELULQLQ

2 2 2 2

2 2 2 2 2 2

1 1 1 10, 0

u u u v v v

r r r r r r r rθ θ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂

+ + = + + =∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂

GHQNOHPOHULQL�VD÷OD\DFD÷ÕQÕ�J|VWHULQL]�

Çözüm. u v

x y

∂ ∂=

∂ ∂�HúLWOL÷LQLQ�x’e göre

u v

y x

∂ ∂= −

∂ ∂�HúLWOL÷LQLQ�GH�y’e göre türevini alÕUVDN

2 2

2

u v

x x y

∂ ∂=

∂ ∂ ∂ ve

2 2

2

u v

y y x

∂ ∂= −

∂ ∂ ∂

ve buradan da u fonksiyonu için

2 2 2 2

2 2 2 20

u u u u

x y x y

∂ ∂ ∂ ∂= − ⇒ + =

∂ ∂ ∂ ∂ (**)

GHQNOHPLQL� HOGH� HGHUL]�� %HQ]HU� úHNLOGH�� � �� HúLWOLNOHUL� y� GH÷LúNHQLQH� J|UH� W�UHWLOLUVH�� v

fonksiyonu için

2 2

2 20

v v

x y

∂ ∂+ =

∂ ∂ (***)

denklemi elde edilir.

cos ; sinx r y rθ θ= =

NRRUGLQDW�G|Q�ú�POHULQGHQ�x ve y¶H�J|UH�W�UHYOHU�DOÕQDUDN

sin cos

cos , sin , ,x y x y

r rr r

θ θθ θ θ θ= = = − = , 0r ≠

ROGX÷X� NROD\FD� J|VWHULOHELOLU�� ( , ) ( cos , sin )u u x y u r rθ θ= = fonksiyonunun x’e göre türevi

DOÕQÕUVD

sin

cos .

u u r u

x r x x

u uA

r r

θθ

θθθ

∂ ∂ ∂ ∂ ∂= +

∂ ∂ ∂ ∂ ∂∂ ∂

= − =∂ ∂

(****)

ifadesi elde edilir. x¶H�J|UH�ELU�NH]�GDKD�W�UHY�DOÕQÕUVD

Page 44: Ileri Matematik II

131

2

2

2 2 2 2 22

2 2 2

sin sin sincos cos cos ( )

2sin cos sin sin 2sin coscos

u A r A

x r x x

u u u u

r r r r r r

u u u u u

r r r r r r r

θθ

θ θ θθ θ θθ θ θ

θ θ θ θ θ θθθ θ θ

∂ ∂ ∂ ∂ ∂= +

∂ ∂ ∂ ∂ ∂∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ = − + − − ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂

∂ ∂ ∂ ∂ ∂= + + + −

∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂

(*****)

Bu kez, ( , ) ( cos , sin )u u x y u r rθ θ= = fonksiyonunun y’e göre iki kez türHYL�DOÕQÕUVD� 2 2 2 2 2 2

2

2 2 2 2

2sin cos cos cos 2sin cossin

u u u u u u

y r r r r r r r

θ θ θ θ θ θθθ θ θ

∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂= − + + +

∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ (******)

LIDGHVL�HOGH�HGLOLU��6RQ�LNL�ED÷ÕQWÕ (***) ifadesinde yerine konursa

2 2

2 2 2

1 10

u u u

r r r r θ∂ ∂ ∂

+ + =∂ ∂ ∂

GHQNOHPL�HOGH�HGLOLU��%HQ]HU�LúOHPOHU�v�IRQNVL\RQX�LoLQ�GH�\DSÕODUDN

2 2

2 2 2

1 10

v v v

r r r r θ∂ ∂ ∂

+ + =∂ ∂ ∂

deQNOHPL�HOGH�HGLOLU��%X�GHQNOHPOHULQ�JHoHUOL�ROPDVÕ�LoLQ� 0r ≠ �ROPDVÕ�JHUHNWL÷L�DoÕNWÕU�

������)RQNVL\RQHO�%D÷ÕPOÕOÕN

7DQÕP��. 2D R⊂ �DoÕN�E|OJHVLQGH�WDQÕPOÕ� ( , )u f x y= ve ( , )v g x y= �IRQNVL\RQODUÕQÕQ�ELULQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHUL�D bölgesinde sürekli olsun.

{ }( , ) ( ), ( )D u v u f D v g D′ = ∈ ∈

ile D′ � E|OJHVLQL� WDQÕPOD\DOÕP�� (÷HU�� ( , )x y D∀ ∈ için, u ile v� DUDVÕQGD�� ELULQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�revleri D′ bölgesinde sürekli olan ve ( , ) 0F u v = �NRúXOXQX�VD÷OD\DQ�ELU�F fonksiyonu

varsa (bulunabilirse), ( , )u f x y= ve ( , )v g x y= � IRQNVL\RQODUÕQD� ³IRQNVL\RQHO� ED÷ÕPOÕGÕU”

denir.

7DQÕPD� J|UH� DUDODUÕQGD� IRQNVL\RQHO� ED÷ÕPOÕ� RODQ� ( , )u f x y= ve ( , )v g x y=

IRQNVL\RQODUÕQGDQ� x ve y yok edilerek, u ile v� DUDVÕQGD� ( , ) 0F u v = � úHNOLQGH� ELU� LOLúNL�EXOXQDELOLU��ùLPGL��IRQNVL\RQHO�ED÷ÕPOÕOÕ÷ÕQ�JHUHN�YH�\HWHU�NRúXOXQX�ELU�WHRUHP�LOH�YHUHOLP�

Page 45: Ileri Matematik II

132

Teorem 1. 2D R⊂ �DoÕN�E|OJHVLQGH�WDQÕPOÕ�YH�ELULQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHUL�EX�E|OJHGH�

sürekli olan ( , )u f x y= ve ( , )v g x y= � IRQNVL\RQODUÕQÕQ� DUDODUÕQGD� IRQNVL\RQHO� ED÷ÕPOÕ�ROPDODUÕ�LoLQ�JHUHN�YH�\HWHU�NRúXO

( , )0

( , )

u vJ

x y

∂= =

∂ (1)

ROPDVÕGÕU�

øVSDW�� %XUDGD� WHRUHPLQ� LVSDWÕ� \DSÕOÕUNHQ�� ELULQFL� PHUWHEHGHQ� NÕVPL� W�UHYOHUL�{ }( , ) ( ), ( )D u v u f D v g D′ = ∈ ∈ bölgesinde sürekli olan, ( , ) 0F u v = �úHNOLQGHNL�ELU�LOLúNLQLQ�

YDUOÕ÷Õ� RUWD\D� NRQPDOÕGÕU�� .ÕVPL� W�UHYOHULQ� YDUOÕ÷Õ� ( , ) 0F u v = � IRQNVL\RQXQXQ� GD� YDUOÕ÷ÕQÕ�garanti eder.

a) Gereklilik: ( , )u f x y= ve ( , )v g x y= fonksiyonel�ED÷ÕPOÕ�ROVXQODU��2�KDOGH�� ( , )x y D∀ ∈

için, u ile v�DUDVÕQGD��u

F ve v

F �NÕVPL�W�UHYOHUL�D′ �E|OJHVLQGH�V�UHNOL�RODFDN�úHNLOGH ( , ) 0F u v = (2)

LOLúNLVL�YDUGÕU������GHQNOHPLQGHQ�x ve y’ye göre türev alarak

0

0u x v x

u x v x

F u F v

F u F v

+ = + =

(3)

sistemini elde ederiz. Burada u

F ve v

F ’ye bilinmeyenler ve x

u ve y

u ¶\H� GH� NDWVD\ÕODU�gözüyle bakarsak, (3) sistemi

uF ve

vF ’ye göre bir lineer homojen sistemdir ve çözümünün

RODELOPHVL�LoLQ�NDWVD\ÕODU�GHWHUPLQDQWÕQÕQ�VÕIÕU�ROPDVÕ�JHUHNLU�

( , )

0.( , )

x y

x y

u uu vJ

v vx y

∂= = =

∂ (4)

b) Yeterlilik: ( , )x y D∀ ∈ için

( , )

0( , )

x y

x y

u uu vJ

v vx y

∂= = =

ROGX÷XQX�YDUVD\DUVDN��-DFRELDQÕQ�VÕIÕU�ROGX÷X�úX�GXUXPODUÕ�LQFHOHPHPL]�JHUHNLU�

i) 0x y x yu u v v= = = = durumu.

Bu durumda 1u c= ve 2v c= �ELUHU�VDELW�IRQNVL\RQODUGÕU�YH� 1 2( , ) 0F u v u kv c kc= + = + = (5)

Page 46: Ileri Matematik II

133

RODFDN� úHNLOGH� ELU� k R∈ � YDUGÕU� YH� GROD\ÕVÕ\OH�� ( , )u f x y= ve ( , )v g x y= fonkVL\RQODUÕ�DUDODUÕQGD�IRQNVL\RQHO�ED÷ÕPOÕGÕU�

ii) 0 ve 0x y x y

u u v v= = = ≠ durumu

Bu durumda, u, u c= � úHNOLQGH�ELU�VDELW� IRQNVL\RQGXU�YH�VDELW� IRQNVL\RQODU�KHU� IRQNVL\RQOD�ED÷ÕPOÕGÕU��%X�GXUXPGD�u ile v�DUDVÕQGDNL�LOLúNL ( , ) (1 ) 0

uF u v v

c= − = (6)

úHNOLQGHGLU��� 0 ve 0x y x y

u u v v= ≠ = = �GXUXPX�EHQ]HU�úHNLOGH�GH÷HUOHQGLULOHELOLU��

iii) 0 ve 0x y x yu u v v= ≠ = ≠ durumu

Bu durumda, LNL�V�W�QX�D\QÕ�|÷HOHUGHQ�ROXúDFD÷ÕQGDQ��-DFRELDQ�VÕIÕU�ROXU��u ve v’nin birinci

PHUWHEHGHQ� NÕVPL� W�UHYOHULQLQ� HúLW� ROPDVÕ�� x ve y’nin birinci mertebeden ve simetrik

IRQNVL\RQODUÕ� ROGXNODUÕ� DQODPÕQD� JHOLU�� %|\OH� LNL� IRQNVL\RQ� GDLPD� IRQNVL\RQHO� ED÷OÕGÕU��gUQH÷LQ� tan( )u x y= + ve ln( )v x y= + ise

( , ) arctan 0vF u v u e= − =

olur.

iv) 0 ve 0x x y y

u v u v= ≠ = ≠ durumu

Bu durumda, LNL�VDWÕUÕ�D\QÕ�|÷HOHUGHQ�ROXúDFD÷ÕQGDQ��-DFRELDQ�VÕIÕU�ROXU��.ROD\FD�DQODúÕODFD÷Õ��]HUH�EX�NRúXOODU�DOWÕQGD�u ve v�HúLW�IRQNVL\RQODUGÕU�YH�DUDODUÕQGD ( , ) 0F u v u v= − = (7)

IRQNVL\RQHO�LOLúNLVLVQL�\D]DELOLUL]�

v) x

u ve y

u �NÕVPL�W�UHYOHULQGHQ�HQ�D]�ELULQLQ�VÕIÕUGDQ�IDUNOÕ�ROGX÷X�JHQHO�GXUXP� 0

y yu f= ≠ kabul edelim ( 0

x xu f= ≠ dXUXPX�EHQ]HU�úHNLOGH�LQFHOHQHELOLU��

( , , ) ( , ) 0F u x y u f x y= − = (8)

IRQNVL\RQXQX�WDQÕPOD\DOÕP���8) ifadesinin y¶H�J|UH�W�UHYL�DOÕQÕUVD

( , , ) ( , ) 0y y

F u x y f x y= − ≠ (9)

elde ederiz. Bu ise, y�GH÷LúNHQLQLQ���8��HúLWOL÷LQGHQ�x ve u cinsLQGHQ�o|]�OHELOHFH÷L�DQODPÕQD�gelir. O halde, (8��HúLWOL÷LQL�VD÷OD\DFDN�úHNLOGH�ELU

Page 47: Ileri Matematik II

134

( , )y x uϕ= (10)

IRQNVL\RQX�YDUGÕU���10) ifadesi, ( , )u f x y= fonksiyonunda yerine konursa, x¶H�ED÷OÕ�ROPD\DQ

( , ( , ))u f x x uϕ= (11)

|]GHúOL÷LQL�HOGH�HGHUL]��(11) ifadesinden x’e göre türev alarak

0x x y x

u f f ϕ= + = (12)

ve buradan da

xx

y

f

fϕ = − (13)

HOGH�HGHUL]��'L÷HU�WDUDIWDQ, ( , )y x uϕ= çözümünü, ( , )v g x y= ifadesinde yerine yazarsak

( , ( , )) ( , )v g x x u H x uϕ= = (14)

ifadesini ve x’e göre türev alarak da

( , ) ( ) 0xx x x y x x y

y y

f Jv H x u g g g g

f fϕ= = + = + − = − = (15)

ED÷ÕQWÕVÕQÕ�HOGH�HGHUL]��2�KDOGH��H(x,u) fonksiyonu x¶H�ED÷OÕ�GH÷LOGLU��<DQi, v fonksiyonunu

( , ) ( )v H x u M u= = (16)

úHNOLQGH�WDQÕPOD\DELOLUL]��%|\OHFH��u ile v�DUDVÕQGD� ( , ) ( ) 0F u v v M u= − =

LOLúNLVL�HOGH�HGLOPLú�ROXU�

Örnek 1. 2 2

ln ln ,x y

u x y vxy

+= − = , ( 0, 0)x y≠ ≠

IRQNVL\RQODUÕQÕQ� DUDODUÕQGD� IRQNVL\RQHO� ED÷ÕPOÕ� ROXS�� ROPDGÕNODUÕQÕ� J|VWHULS� ED÷OÕ� LVHOHU�DUDODUÕQGDNL�LOLúNL\L�EXOXQX]�

Çözüm. u ve v� IRQNVL\RQODUÕQÕQ�DUDODUÕQGD�IRQNVL\RQHO�ED÷ÕPOÕ�ROPDODUÕ� LoLQ�JHUHN�YH�\HWHU�NRúXOXQ

( , )

0( , )

x y

x y

u uu vJ

v vx y

∂= = =

ROPDVÕ�JHUHNWL÷LQL�ELOiyoruz. Buna göre,

2 2 2 2

2 2

1 1

( , )

( , )

x y

x y

u u x yu vJ

v vx y x y y x

x y xy

−∂

= = =∂ − −

, ( 0, 0)x y≠ ≠

Page 48: Ileri Matematik II

135

2 2 2 2

2 2

1 10

y x x yJ

x xy y x y

− −= + − =

ROXS��IRQNVL\RQODU�DUDODUÕQGD�IRQNVL\RQHO�ED÷ÕPOÕGÕUODU��ùLPGL�GH�DUDODUÕQGDNL�LOLúNL\L�EXODOÕP�

2 22

2 2 2 2

2

( 1) 1x x

yx y y y

vx xxy

yy y

+ ++

= = =

ve

ln ln ln ux xu x y e

y y= − = ⇒ =

olur. Bunu v’nin ifadesinde yerine yazarsak

21

2 2cosh2

u u u

u

e e ev v u

e

−+ += ⇒ = =

ya da

( , ) 2cosh 0F u v v u= − =

IRQNVL\RQHO�LOLúNLVLQL�HOGH�HGHUL]�

Örnek 2. arctan arctan ,1

x yu x y v

xy

−= − =

+,

IRQNVL\RQODUÕQÕQ�DUDODUÕQGD�ED÷OÕ�ROXS�ROPDGÕNODUÕQÕ�J|VWHULS�ED÷OÕ� LVHOHU�DUDODUÕQGDNL�LOLúNL\L�bulunuz.

Çözüm.

2 2

2 2

2 2

1 1

1 1( , )

( , ) 1 (1 )

(1 ) (1 )

x y

x y

u u x yu vJ

v vx y y x

xy xy

−+ +∂

= = =∂ + − +

+ +

, ( 0, 0)x y≠ ≠

2 2

1 10

(1 ) (1 )J

xy xy= − + =

+ +

ROGX÷XQGDQ�u ve v�IRQNVL\RQODUÕ�DUDODUÕQGD�IRQNVL\RQHO�ED÷ÕPOÕGÕUODU�YH arctan arctan tan

1

( , ) tan 0

x yu x y u v

xy

F u v u v

−= − ⇒ = = ⇒

+= − =

aranan fonksiyonel ED÷ÕQWÕGÕU�

Page 49: Ileri Matematik II

136

$úD÷ÕGD��IRQNVL\RQHO�ED÷ÕPOÕOÕN�LoLQ�JHQHO�WHRUHPL�LVSDWVÕ]�RODUDN�YHUL\RUX]�

Teorem 2. nD R⊂ �DoÕN�E|OJHVLQGH�WDQÕPOÕ�YH�ELULQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHUL�EX�E|OJHGH�sürekli olan, k tane n-GH÷LúNHQOL�IRQNVL\RQ�

1 1 1 2

2 2 1 2

1 2

( , ,..., )

( , ,..., )

.........................

( , ,..., )

n

n

k k n

u f x x x

u f x x x

u f x x x

= = =

(17)

úHNOLQGH� YHULOGL÷LQGH� H÷HU�� IRQNVL\RQ� VD\ÕVÕ�� GH÷LúNHQ� VD\ÕVÕQD� HúLW� �k=n) ise, bu k

IRQNVL\RQXQ�DUDODUÕQGD�IRQNVL\RQHO�ED÷ÕPOÕ�ROPDVÕ�LoLQ�JHUHN�YH�\HWHU�NRúXO 1 2

1 2

1 2

1 1 1

2 2 21 2

1 2

...

...( , ,..., )0

( , ,..., ) ... ... ... ...

...

n

n

n

x x x

x x xn

n

nx nx nx

u u u

u u uu u uJ

x x x

u u u

∂= = =

∂ (18)

ROPDVÕGÕU��(÷HU��IRQNVL\RQ�VD\ÕVÕ��GH÷LúNHQ�VD\ÕVÕQGDQ�N�o�N� ( )k n< ise, bu durumda verilen

k�WDQH�IRQNVL\RQXQ�DUDODUÕQGD�IRQNVL\RQHO�ED÷ÕPOÕ�ROPDVÕ�LoLQ�JHUHN�YH�\HWHU�NRúXO 1 2

1 2

1 2

1 1 1

2 2 2

...

...

... ... ... ...

...

n

n

n

x x x

x x x

kx kx kx

u u u

u u uJ

u u u

=

(19)

-DFREL�PDWULVLQLQ�UDQNÕQÕQ��IRQNVL\RQ�VD\ÕVÕQGDQ�N�o�N�ROPDVÕ��\DQL ( )rank J k< (20)

NRúXOXQXQ�VD÷ODQPDVÕGÕU�

Not: (20�� NRúXOX� HúGH÷HU� RODUDN�� ��9)� LOH� YHULOHQ� PDWULVH� LOLúNLQ� k k× boyutlu bütün alt

PDWULVOHULQ�GHWHUPLQDQWODUÕQÕQ�VÕIÕU�RODPVÕ�úHNOLQGH�GH�LIDGH�HGLOHELOLU�

Örnek 3. 2 2 2 2( ) , 2 2 2 ,u x y z v xy xz yz w x y z= + + = − − − = + +

fRQNVL\RQODUÕQÕQ�OLQHHU�ED÷ÕPOÕ�ROXS��ROPDGÕNODUÕQÕ�DUDúWÕUÕQÕ]�YH�H÷HU�ED÷OÕ�LVHOHU�DUDODUÕQGDNL�LOLúNL\L�EXOXQX]�

Çözüm.

Page 50: Ileri Matematik II

137

2( ) 2( ) 2( )( , , )

2( ) 2( ) 2( ) 0( , , )

2 2 2

x y z x y z x y zu v w

J y z x z x yx y z

x y z

+ + + + + +∂

= = − + − + − + =∂

ROGX÷XQX� J|UPHN� ]RU� GH÷LOGLU�� 2� Kalde u, v, w� IRQNVL\RQODUÕ� DUDODUÕQGD� OLQHHU� ED÷ÕPOÕGÕU��ùLPGL�GH�DUDODUÕQGDNL�LOLúNL\L�EXODOÕP�

2

2 2 2

( ) 2 2 2u v x y z xy xz yz

x y z u v w

+ = + + − − −

= + + ⇒ + =

ya da

( , , ) 0F u v w u v w= + − =

GÕU�

������øNL�*HUoHO�'H÷LúNHQOL�)RQNVL\RQODU�LoLQ�7D\ORU�)RUP�O�

( , )z f x y= , 2D R⊂ � DoÕN� E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ� YH� (n+1)-ci� PHUWHEHGHQ� NÕVPL� W�UHYOHUL� EX�

E|OJHGH�WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�RODQ�LNL�JHUoHO�GH÷LúNHQOL�ELU�IRQNVL\RQ��ROVXQ� H ve k birer küçük

nicelik ve 0 1t≤ ≤ olmak üzere

x x th

y y tk

= + = +

(1)

G|Q�ú�POHUL�LOH�t¶\H�ED÷OÕ�ELU�GH÷LúNHQOL ( ) ( , )F t f x y∗ ∗= (2)

IRQNVL\RQXQX�WDQÕPOD\DOÕP� (1) ( , )F f x h y k= + + (3)

ve

(0) ( , )F f x y= (4)

ROGX÷XQD�Gikkat edilmelidir. ( )F t fonksiyonu için, t ��QRNWDVÕQGDNL�7D\ORU�IRUP�O�

( )

2(0) (0)( ) (0) (0) ...

2! !

nn

n

F FF t F F t t t R

n

′′′= + + + + + , (5)

olup, Rn kalan terimi

( 1)

1( ), 0

( 1)!

nn

n

FR t t

n

τ τ+

+= < <+

(6)

formülü ile verilir (bkz. Kesim 1.8’de formül� ������ ùLPGL�� ( )F t fonksiyonunun t=0

QRNWDVÕQGDNL�W�UHYOHULQL�GH÷HUOHQGLUHOLP��%XQXQ�LoLQ���2��IRUP�O�QH�]LQFLU�NXUDOÕ�X\JXODQÕUVD

Page 51: Ileri Matematik II

138

* ** * * *( ) ( , ) ( , )x y

F t f x y h f x y k′ = + (7)

bulunur. ����ED÷ÕQWÕODUÕ�JHUH÷LQFH�� * *( , )f x y ’nin *x ve *y ’ye göre türevleri, x ve y’ye göre

D\QÕ�EDVDPDNWDQ�W�UHYOHUH�HúLW�RODFD÷ÕQGDQ�����ED÷ÕQWÕVÕQÕ * * * *( ) ( , ) ( , )x y

F t f x y h f x y k′ = + (8)

biçiminde yazabiliriz. Son olarak, (8) formülünde t=0 için (0) , (0)x x y y∗ ∗= = ROGX÷X�göz

önünde tutulursa,

(0) ( , ) ( , )x y

F f x y h f x y k′ = + (9)

elde edilir. (8) ifadesi, t’ye göre bir kez daha türetilirse

2 2* * * * * *( ) ( , ) 2 ( , ) ( , )xx xy yy

F t f x y h f x y hk f x y k′′ = + + (10)

olur. Böylece, ikinci türevin t=0 nRNWDVÕQGDNL�GH÷HUL�LoLQ

2 2(0) ( , ) 2 ( , ) ( , )xx xy yy

F f x y h f x y hk f x y k′′ = + + (11)

ifadesi elde edilir. Burada

0 0( ) ( )x x y yx y

∂ ∂− + −

∂ ∂ (12)

RSHUDW|U�Q��GLNNDWH�DOÕUVDN���9) ve (11) ile verilen birinci ve ikinci türevleri

(0) ( , )F h k f x yx y

∂ ∂′ = + ∂ ∂ (13)

ve

2

(0) ( , )F h k f x yx y

∂ ∂′′ = + ∂ ∂ (14)

úHNOLQGH� \D]DELOLUL]�� %|\OHFH� GHYDP� HGLOLUVH�� ( )F t fonksiyonunun t �� QRNWDVÕQGDNL� n-ci

mertebeden türevi için de

( ) (0) ( , )

n

nF h k f x yx y

∂ ∂= + ∂ ∂

(15)

ifadesini elde ederiz. BuradD��%LQRP�IRUP�O�QH�J|UH�DoÕODFDN�RODQ�SDUDQWH]OL�LIDGH�

1 2 2

1 2 2...

1 2

...

nn n n

n n n

n n n

n nn r r n

n r r n

n nh k h h k h k

x y x x y x y

nh k k

r x y y

− −− −

−−

∂ ∂ ∂ ∂ ∂+ = + + + + ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂ ∂

∂ ∂+ + ∂ ∂ ∂

(16)

úHNOLQGHGLU�

Page 52: Ileri Matematik II

139

Böylece, ����YH�����HúLWOLNOHUL� LOH��15) genel gösterimini dikkate alarak (5) ile verilen Taylor

formülünü (x0, y0��QRNWDVÕ�LoLQ�\D]DU�YH� 0

0

h x x

k y y

= − = −

(17)

G|Q�ú�POHULQL�GH�X\JXODUVDN

0 0 0 0 0 0 0 0

2 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0

1( , ) ( , ) ( , )( ) ( , )( )

1!1

( , )( ) 2 ( , )( )( ) ( , )( )2!

1... ( ) ( ) ( , )

!

x y

xx xy yy

n

n

f x y f x y f x y x x f x y y y

f x y x x f x y x x y y f x y y y

x x y y f x y Rn x y

= + − + −

+ − + − − + − +

∂ ∂+ + − + − + ∂ ∂

(18)

serisini elde ederiz. Burada Rn kalan terimi için

1

0 0 0 0

( , )

1( ) ( ) ( , ) , ,

( 1)!

n

nR x x y y f x y x x x y

n x yξ η

ξ η+

∂ ∂= − + − < < < < + ∂ ∂

(19)

LIDGHVLQL�HOGH�HGHUL]��(÷HU�

0 0

1

1

( , )

( , ), 1,2,..., 1

n

i n i

x y

f x yM i n

x y

+

+ −

∂≤ = +

∂ ∂ (20)

olaFDN�úHNLOGH�ELU�M��VW�VÕQÕUÕ�YDU�LVH�EX�GXUXPGD�NDODQ�WHULPL�LoLQ

( ) 1

0 0( 1)!

n

n

MR x x y y

n

+≤ − + −

+ (21)

VÕQÕUODPDVÕQÕ�\DSDELOLUL]� Son olarak, (18) serisini, 0 0( , ) (0,0)x y = için yeniden yazarsak, yani

( , )f x y fonksiyonuQX�������FLYDUÕQGD�0DFODXULQ�VHULVLQH�DoDUVDN�

0 0 0 0 0 0

2 20 0 0 0 0 0

0 0

1( , ) ( , ) ( , ) ( , )

1!1

( , ) 2 ( , ) ( , )2!

1... ( , )

!

x y

xx xy yy

n

n

f x y f x y f x y x f x y y

f x y x f x y xy f x y y

x y f x y Rn x y

= + +

+ + + +

∂ ∂+ + + + ∂ ∂

(22)

ifadesini elde ederiz. Bu durumda kalan terim

1

( , )

1( , ) , 0 , 0

( 1)!

n

nR x y f x y x y

n x yξ η

ξ η+

∂ ∂= + < < < < + ∂ ∂

(23)

olur.

Page 53: Ileri Matematik II

140

Örnek 1. ( , ) xyf x y e= �IRQNVL\RQXQX��������FLYDUÕQGD�G|UG�QF��PHUWebeden Taylor formülünü

bulunuz.

Çözüm.�������QRNWDVÕ�FLYDUÕQGD��G|UG�QF��PHUWHEHGHQ�7D\ORU�IRUP�O�

2 2

3 2 2 3

4 3 2 2 3 44

1( , ) (0,0) 2

2!1

3 33!1

4 6 44!

x y xx xy yy

xxx xxy xyy yyy

xxxx xxxy xxyy xyyy yyyy

f x y f f x f y f x f xy f y

f x f x y f xy f y

f x f x y f x y f xy f y R

= + + + + + +

+ + + + +

+ + + + + +

ROGX÷XQGDQ��LOJLOL�W�UHY�GH÷HUOHULQL�KHVDSOD\DOÕP� ( , ) (0,0) 0xy

x xf x y ye f= ⇒ = , ( , ) (0,0) 0xy

y yf x y xe f= ⇒ = ,

2( , ) (0,0) 0xy

xx xxf x y y e f= ⇒ = , 2( , ) (0,0) 0xy

yy yyf x y x e f= ⇒ = ,

( , ) (0,0) 1xy xy

xy xf x y e xye f= + ⇒ = ,

3( , ) (0,0) 0xy

xxx xxxf x y y e f= ⇒ = , 2( , ) 2 (0,0) 0xy xy

xxy xxyf x y ye xy e f= + ⇒ = ,

2( , ) 2 (0,0) 0xy xy

xyy xyyf x y xe x ye f= + ⇒ = , 3( , ) (0,0) 0xy

yyy yyyf x y x e f= ⇒ = ,

4( , ) (0,0) 0xy

xxxx xxxxf x y y e f= ⇒ = , 2 4( , ) 3 (0,0) 0xy xy

xxxy xxxyf x y y e y e f= + ⇒ = ,

2 2( , ) 2 4 (0,0) 2xy xy xy

xxyy xxyyf x y e xye x y e f= + + ⇒ = ,

2 3( , ) 3 (0,0) 0xy xy

xyyy xyyyf x y x e x ye f= + ⇒ = , 4( , ) (0,0) 0xy

yyyy yyyyf x y x e f= ⇒ = .

Böylece,

2 24

11

2xye xy x y R= + + +

olur ( ue ’nun, u ��FLYDUÕQGDNL� VHUL� DoÕOÕPÕ� LOH� NDUúÕODúWÕUÕQÕ]��� 0 xξ< < ve 0 yη< < olmak

üzere, kalan terim,

5

4 0 0

( , )

5 4 3 2 2 3 1 4 5

1( ) ( ) ( , )

5!

15 10 10 5

5! xxxxx xxxxy xxxyy xxyyy xyyyy yyyyy

R x x y y f x yx y

f f f f f f

ξ η

ξ ξ η ξ η ξ η ξ η η

∂ ∂= − + − ∂ ∂

= + + + + +

ED÷ÕQWÕVÕ�LOH�GH÷HUOHQGLULOHELOLU�

Page 54: Ileri Matematik II

141

Örnek 2. 3 2( , )f x y x y xy= − fonksiyonunu (x-1) ve (y���¶LQ�NXYYHWOHUL�FLQVLQGHQ�\D]ÕQÕ]�

Çözüm. (1, 1) 2f − = ve

2 2

2

2

( , ) 3 (1, 1) 4

( , ) 6 (1, 1) 6

( , ) 6 (1, 1) 6

( , ) 0 (1, 1) 0

x x

xx xx

xxx xxx

xxxx xxxx

f x y x y y f

f x y xy f

f x y y f

f x y f

= − ⇒ − =

= ⇒ − =

= ⇒ − == ⇒ − =

3

3

( , ) 2 (1, 1) 3

( , ) 2 (1, 1) 2

( , ) 0 (1, 1) 0

y y

yy yy

yyy yy

f x y x y x f

f x y x f

f x y f

= − ⇒ − = −

= ⇒ − =

= ⇒ − =

2

2

( , ) 6 1 (1, 1) 7

( , ) 12 (1, 1) 12

( , ) 6 (1, 1) 6

( , ) 12 (1, 1) 12

xy xy

xxy xxy

xyy xyy

xxxy xxxy

f x y x y f

f x y xy f

f x y x f

f x y y f

= − ⇒ − = −

= ⇒ − = −

= ⇒ − =

= ⇒ − = −

( , ) 12 (1, 1) 12

( , ) 12 (1, 1) 12

( , ) 0 (1, 1) 0

xxxyy xxxyy

xxyy xxyy

xyyy xyyy

f x y f

f x y x f

f x y f

= ⇒ − =

= ⇒ − =

= ⇒ − =

ROGX÷XQGDQ�

2 2

3 2 2

3 2 2 3 2

1( , ) 2 4( 1) 3( 1) 6( 1) 14( 1)( 1) 2( 1)

21

6( 1) 36( 1) ( 1) 18( 1)( 1)61

48( 1) ( 1) 72( 1) ( 1) ( 1) ( 1)24

f x y x y x x y y

x x y x y

x y x y x y

= + − − + + − − − + + −

+ − − − + + − +

+ − − + + − + + − +

NXYYHW�\D]ÕOÕPÕ�HOde edilir.

Örnek 3. ( , ) ln( 1)f x y x y= + + �IRQNVL\RQXQX��������FLYDUÕQGD�7D\ORU�VHULVLQH�DoÕQÕ]�

Çözüm. (0,0) 0f = ,

1 1

(0,0)(0,0)

1( , ) 1 ( 1) 0!

1xf x y

x y

+= = = −+ +

, 1 1

(0,0)(0,0)

1( , ) 1 ( 1) 0!

1yf x y

x y

+= = = −+ +

,

2 1

2(0,0)(0,0)

1( , ) 1 ( 1) 1!

( 1)xxf x y

x y

+−= = − = −

+ +, 2 1

2(0,0)(0,0)

1( , ) 1 ( 1) 1!

( 1)yyf x y

x y

+−= = − = −

+ +,

3 1

3(0,0)(0,0)

2( , ) 2 ( 1) 2!

( 1)xxxf x y

x y

+= = = −+ +

, 3 1

3(0,0)(0,0)

2( , ) 2 ( 1) 2!

( 1)yyyf x y

x y

+= = = −+ +

,

Page 55: Ileri Matematik II

142

2 1

2(0,0)(0,0)

1( , ) 1 ( 1) 1!

( 1)xyf x y

x y

+−= = − = −

+ +,

3 1

3(0,0)(0,0)

2( , ) 2 ( 1) 2!

( 1)xyyf x y

x y

+= = = −+ +

.

*|U�OG�÷���]HUH�� ( , ) ln( 1)f x y x y= + + ¶QLQ�������QRNWDVÕQGDNL�|UQH÷LQ�NBFÕ�GHUHFHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHUL��W�UHYOHULQ�KDQJL�GH÷LúNHQH�J|UH�ROGX÷XQGDQ�ED÷ÕPVÕ]�RODUDN�HúLWWLU��gUQH÷LQ

2 1

(0,0) (0,0) (0,0)( , ) ( , ) ( , ) 1 ( 1) 1!xx yy xy

f x y f x y f x y += = = − = −

ve

3 1

3(0,0) (0,0) (0,0)(0,0)

2( , ) ( , ) ( , ) 2 ( 1) 2!

( 1)xxx yyy xyyf x y f x y f x y

x y

+= = = = = −+ +

GÕU��%XQD�J|UH��JHQHO�IRUP�O�RODUDN

1( , )( 1) ( 1)!

nn

k n k

f x yn

x y

+−

∂= − −

∂ ∂

yazabiliriz. O halde,

(0,0)0

1 2

(0,0) (0,0)

3

(0,0)

(0,0)

1 1

1( , ) ( , )

!

1 10 ( , ) ( , )

1! 2!

1( , ) ...

3!

1( , )

!

1( 1) (1 1)!(

1!

kn

n

k

n

n

f x y x y f x y Rk x y

x y f x y x y f x yx y x y

x y f x yx y

x y f x y Rn x y

x

=

+

∂ ∂= + + ∂ ∂

∂ ∂ ∂ ∂= + + + + + ∂ ∂ ∂ ∂

∂ ∂+ + + + ∂ ∂

∂ ∂+ + + ∂ ∂

= − − +

2 1 2

3 1 3

1

2 2 3 2 2 3

1

1) ( 1) (2 1)!( )

2!1

( 1) (3 1)!( ) ...3!1

( 1) ( 1)!( )!

1 1 1 12 2 ...

2 2 3 3

( 1)( )

n n

n

nn

n

y x y

x y

n x y Rn

x y x xy y x x y xy y

x y Rn

+

+

+

+

+ − − + +

+ − − + + +

+ − − + +

= + − − − + + + + + +

−+ + +

Page 56: Ileri Matematik II

143

1

( , )

2 1 1

11

1( , )

( 1)!

1 ( 1)( 1) !( ) ( )

( 1)! 1

( )( )

1

n

n

nn n n

nn

n

R x y f x yn x y

nn n

Rn

ξ η

ξ η ξ η

ξ ηξ η

+

+ + +

++

∂ ∂= + + + ∂ ∂

−= − + = + ⇒

+ +

+= ≤ +

+

elde ederiz. 1ξ η+ < için lim 0nn

R→∞

= � RODFD÷ÕQGDQ�� VHULQLQ� \DNÕQVDNOÕN� E|OJHVL� RODUDN�1ξ η+ < �DOÕQDELOLU�

������øNL�*HUoHO�'H÷LúNHQOL�)RQNVL\RQODUÕQ�(NVWUHPXP�1RNWDODUÕ 7DQÕP� �� �(NVWUHPXP� 1RNWDODU�. 2D R⊂ � DoÕN� E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ� ELU� ( , )z f x y=

fonksiyonu verilsin. D� E|OJHVLQLQ� QRNWDODUÕQÕ� ( , )P x yG � YHNW|UOHULQLQ� Xo� QRNWDODUÕ� LOH� WHPVLO�

HGHOLP�� (÷HU�� 0 0 0( , )P x y D∈G � QRNWDVÕQÕQ� ELU� 0( )N Pδ

G � NRPúXOX÷XQXQ� KHU� QRNWDVÕQGD�0( ) ( )f P f P≤

G G oluyorsa, f fonksiyonunun 0 0( , )x y � QRNWDVÕQGD� ELU� \HUHO� PDNVLPXPX� YDUGÕU�

denir. 0 0( , )x y � QRNWDVÕQD� IRQNVL\RQXQ� \HUHO� PDNVLPXP� QRNWDVÕ� Ye 0 0( , )f x y � GH÷HULQH� GH�IRQNVL\RQXQ�\HUHO�PDNVLPXP�GH÷HUL�GHQLU��%XQGDQ�EDúND��H÷HU�� 0 0 0( , )P x y D∈

G �QRNWDVÕQÕQ�ELU�0( )N Pδ

G � NRPúXOX÷XQXQ� KHU� QRNWDVÕQGD� 0( ) ( )f P f P≥G G

oluyorsa, f fonksiyonunun 0 0( , )x y

QRNWDVÕQGD� ELU� \HUHO�PLQLPXPX� YDUGÕU� GHQLU��%X� GXUXPGD�� 0 0( , )x y � QRNWDVÕQD�� IRQNVL\RQXQ�\HUHO�PLQLPXP�QRNWDVÕ�YH� 0 0( , )f x y � GH÷HULQH�GH� IRQNVL\RQXQ�\HUHO�PLQLPXP�GH÷HUL�GHQLU��Bir fonksiyonun \HUHO� PDNVLPXP� \D� GD� \HUHO� PLQLPXP� QRNWDODUÕQD� NÕVDFD� HNVWUHPXP�QRNWDODUÕ�GHQLU�

( , )z f x y= � IRQNVL\RQXQXQ� \HUHO� HNVWUHPXPODUÕ� LoLQ� JHUHN� NRúXOXQ� ( , ) 0f x y∇ = � ROGX÷XQX�V|\OHPLúWLN��2�KDOGH��ELU� IRQNVL\RQXQ�H÷HU�HNVWUHPXP�QRNWDODUÕ�YDUVD�EXQODU�\D�JUDGL\HQWLQ�VÕIÕU� ROGX÷X� QRNWDODUGD� \D� GD� ELULQFL� PHUWHEHGHQ� W�UHYOHULQ� WDQÕPVÕ]� ROGX÷X� QRNWDODUGDGÕU���ùLPGL�GH�\HUHO�HNVWUHPXP�QRNWDODUÕ�LoLQ�\HWHU�NRúXOODUÕ�ELU�WHRUHP�LOH�YHUHOLP�

Page 57: Ileri Matematik II

144

Teorem 1. 2D R⊂ �DoÕN�E|OJH�YH� ( , )z f x y= �GH��HQ�D]ÕQGDQ��o�QF��PHUWHEH\H�NDGDU�NÕVPL�

türevleri D� E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�RODQ�ELU� IRQNVL\RQ�ROPDN��]HUH�ELU� 0 0 0( , )P x y D∈G

QRNWDVÕQGD 0( ) 0f P∇ =G

(1)

olsun.

20 0 0( ) ( ) ( )

xy xx yyf P f P f P∆ = −

G G G (2)

olmak üzere

i. 0 0 0 00 ve ( ) 0ise ( , )xx

f P P x y∆ < <G �ELU�³\HUHO�PDNVLPXP´�QRNWDVÕGÕU�

ii. 0 0 0 00 ve ( ) 0ise ( , )xx

f P P x y∆ < >G �ELU�³\HUHO�PLQLPXP´�QRNWDVÕGÕU�

iii. 0 0 00 ise ( , )P x y∆ > �ELU�³H÷HU´�QRNWDVÕ�ROXS��HNVWUHPXP�QRNWDVÕ�GH÷LOGLU. iv. 0∆ = �LNLQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHY�WHVWL�LOH�NDUDU�YHULOHPH]�

øVSDW. ( , )z f x y= fonksiyonunu 0 0 0( , )P x y D∈G �QRNWDVÕQGD�7D\ORU�VHULVLQH�DoDUVDN

0 0 0 0 0 0 0 0

20 0 0 0 0 0 0

20 0 0 2

( , ) ( , ) ( , )( ) ( , )( )

1( , )( ) ( , )( )( )

21

( , )( )2

x y

xx xy

yy

f x y f x y f x y x x f x y y y

f x y x x f x y x x y y

f x y y y R

= + − + − +

+ − + − − +

+ − +

(3)

olur. Ekstremum noNWDODUÕ�LoLQ�JHUHN�NRúXO�GLNNDWH�DOÕQÕUVD�LON�LNL�WHULP�VÕIÕU�ROXU��%|\OHFH�����ED÷ÕQWÕVÕQÕ

20 0 0 0 0 0 0 0 0

20 0 0 2

1( , ) ( , ) ( , )( ) ( , )( )( )

21

( , )( )2

xx xy

yy

f x y f x y f x y x x f x y x x y y

f x y y y R

− = − + − − +

+ − + (4)

úHNOLQGH� \D]DELOLUL]�� 0 0 0( , )P x y � QRNWDVÕQÕQ� \DNÕQ� NRPúXOX÷XQu, 2 1R << olacaN� úHNLOGH�seçHELOHFH÷LPL]GHQ� E|\OHVL� ELU� NRPúXOXN� LoHULVLQGH� ���� ED÷ÕQWÕVÕQÕQ� LúDUHWL� LON� �o� WHULPLQ��LNLQFL� GHUHFH� NÕVPL� W�UHYOL� WHULPOHULQ�� LúDUHWLQH� ED÷OÕ� ROXU�� øON� �o� WHULP�� 0( )x x− ya da

0( )y y− cinsinden ikinci dereceden biU�SROLQRPGXU��(÷HU��LON��o�WHULPH, 0( )x x− cinsinden bir

ikinci derece polinom gözü ile bakar ve

20 0 0 0 0

1 1( ), ( )( ), ( )( )

2 2xx xy yyA f P B f P y y C f P y y= = − = −

G G G (5)

olmak üzere

Page 58: Ileri Matematik II

145

20 0( , ) ( ) ( )F x y A x x B x x C= − + − + (6)

WDQÕPODPDVÕQÕ�\DSDUVDN�EX�GXUXPGD�(6) parDEROXQXQ�GLVNLULPLQDQWÕ

2 2 2 20 0 0 0 0

2 20 0 0 0

4 ( ) ( ) ( ) ( )( )

( ) ( ) ( ) ( )

xy xx yy

xy xx yy

B AC f P y y f P f P y y

f P f P f P y y

′∆ = − = − − −

= − −

G G GG G G (7)

olur ve H÷HU� 0′∆ < ya da ( 20( ) 0y y− > �ROGX÷XQGDQ�

20 0 0( ) ( ) ( ) 0xy xx yyf P f P f P∆ = − <G G G

(8)

ise F(x,y��IRQNVL\RQX�LúDUHW�GH÷LúWLUPH]��2�KDOGH��H÷HU 0∆ < ve A>0 ( 0( )

xxf P

G>0) (9)

ise F(x,y�!��YH�GROD\ÕVÕ\OH�� �x,y�� QRNWDVÕ�� 0 0( , )x y � QRNWDVÕQD�\HWHULQFH� \DNÕQ�NDOGÕ÷Õ� V�UHFH���0 0( , ) ( , )f x y f x y− !�� ROXU�� 2� KDOGH�� WDQÕP� JHUH÷L� 0 0 0( , )P x y � QRNWDVÕ� ELU� \HUHO� PLQLPXP�

QRNWDVÕ�ROXU��%HQ]HU�RODUDN��H÷HU 0∆ < ve A<0 ( 0( )

xxf P

G<0) (10)

ise F(x,y����YH�GROD\ÕVÕ\OH�� �x,y�� QRNWDVÕ�� 0 0( , )x y � QRNWDVÕQD�\HWHULQFH�\DNÕQ� NDOGÕ÷Õ� V�UHFH��0 0( , ) ( , )f x y f x y− ���ROXU��%XQD�J|UH�� WDQÕP�JHUH÷L� 0 0 0( , )P x y � QRNWDVÕ� ELU� \HUHO�PDNVLPXP�

QRNWDVÕGÕU�� ùLPGL� GH� 0∆ > durumunu inceleyelim. Bu durumda F(x,y) parabolu, 0 0( , )x y

QRNWDVÕQGD�VÕIÕU�GH÷HULQH�YH�RQXQ�LNL�WDUDIÕQGD�IDUNOÕ�LúDUHWOHUH�VDKLS�RODFDNWÕU��2�KDOGH���x,y)

QRNWDVÕQÕQ�� 0 0( , )x y � QRNWDVÕQD� \DNODúÕP� \|Q�QH� ED÷OÕ� RODUDN� F(x,y)>0 ya da F(x,y)<0

RODFDNWÕU�� 6RQXo� RODUDN�� 0 0( , )x y � QRNWDVÕQÕQ� NRPúXOX÷XQGD� YH� 0 0( , )x y � QRNWDVÕQD� \DNODúÕP�GR÷UXOWXVXQD� ED÷OÕ� RODUDN� 0 0( , ) ( , ) 0f x y f x y− > ya da 0 0( , ) ( , ) 0f x y f x y− < � RODFDNWÕU�� 2�halde, 0∆ > durumunda, 0( ) 0f P∇ =

G � NRúXOXQXQ� VD÷ODQPDVÕQD� UD÷PHQ� 0 0( , )x y � QRNWDVÕ� ELU�HNVWUHPXP� QRNWDVÕ� GH÷LOGLU�� %|\OH� QRNWDODUD�� \DQL�� JUDGL\HQWLQ� VÕIÕU� ROPDVÕQD� NDUúÕQ�HNVWUHPXP�QRNWDVÕ�ROPD\DQ�QRNWDODUD�³H÷HU´�QRNWDVÕ�GHQLU�

Teorem 1, 20 0 0( ) ( ) ( ) 0xy xx yyf P f P f P∆ = − =G G G

dXUXPXQGD� HNVWUHPXP� QRNWDODUÕ� KDNNÕQGD� ELU�NDUDU�YHUPHPL]H�RODQDN�YHUPHPHNWHGLU��%|\OHVL�GXUXPODUGD�GDKD�D\UÕQWÕOÕ�LQFHOHPH�JHUHNLU�

7DQÕP� �� �.ULWLN� 1RNWDODU�. 2D R⊂ aoÕN� E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ� ELU� ( , )z f x y= fonksiyonu

verilsin. D bölgesinin, ( , )z f x y= fonksiyonuQXQ�ELULQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHULQLQ�VÕIÕU�\D�GD�WDQÕPVÕ]�ROGX÷X�QRNWDODUD� ( , )z f x y= fonksiyonuQXQ�NULWLN�QRNWDODUÕ�GHQLU��

Page 59: Ileri Matematik II

146

9DU�ROPDVÕ�KDOLQGH��ELU� IRQNVL\RQXQ�\HUHO�HNVWUHPXP�QRNWDODUÕQÕQ��V|]�NRQXVX�IRQNVL\RQXQ�NULWLN�QRNWDODUÕ�DUDVÕQGD�\D�GD�WDQÕP�E|OJHVLQLQ�VÕQÕUÕ��]HULQGH�EXOXQDFD÷Õ�DoÕNWÕU��

Örnek 1. 2 2( , )f x y x y= + � IRQNVL\RQXQXQ� YDUVD� \HUHO� YH� PXWODN� HNVWUHPXP� QRNWDODUÕQÕ�bulunuz.

Çözüm.

( , ) 2 0(0,0) kritik noktadÕU�

( , ) 2 0x

y

f x y x

f x y y

= = ⇒= =

Bu noktada

( , ) 2, ( , ) 2, ( , ) 0xx yy xy

f x y f x y f x y= = =

ROGX÷XQGDQ

2 4 0xy xx yy

f f f∆ = − = − <

olur. 0∆ < ve ( , ) 0xx

f x y > �ROGX÷XQGDQ�������IRQNVL\RQXQ�ELU�PLQLPXP�QRNWDVÕGÕU�

Örnek 2. 3( , ) 2f x y x y x= + fonkVL\RQXQXQ� YDUVD� \HUHO� YH� PXWODN� HNVWUHPXP� QRNWDODUÕQÕ�bulunuz.

Çözüm. ( , )f x y �� WDQÕP� E|OJHVL� 3R � RODQ� G|UG�QF�� GHUHFHGHQ� ELU� SROLQRP� ROGX÷XQGDQ�� HQ�D]ÕQGDQ��o�QF��PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHUL�EX�E|OJHGH�WDQÕPOÕ�YH süreklidir.

2

3

2

( , ) 6 1; ( , ) 12 ;

( , ) 2 ; ( , ) 0;

( , ) 6

x xx

y yy

xy

f x y x y f x y xy

f x y x f x y

f x y x

= + =

= =

=

ROXS��%LULQFL�PHUWHEHGHQ�NÕVPL�W�UHYOHULQ�VÕIÕU�ROGX÷X�\HUOHU

2

3

( , ) 6 1 0

( , ) 2 0

x

y

f x y x y

f x y x

= + =

= =

GHQNOHP�VLVWHPLQLQ�o|]�P�QRNWDODUÕGÕU��$QFDN��GHQNOHP�VLVWHPLQLQ�o|]�PV�]�ROGX÷X�DoÕNWÕU��O halde, fonksiyonun bir yerel eNVWUHPXP�QRNWDVÕ�\RNWXU�

Page 60: Ileri Matematik II

147

Örnek 3. A��������QRNWDVÕQÕQ�� ( , ) 2z f x y x y= = + �\�]H\LQH�HQ�\DNÕQ�X]DNOÕ÷ÕQÕ�EXOXQX]�

Çözüm. ( , ) 2z f x y x y= = + � \�]H\L� �]HULQGHNL� GH÷LúNHQ� QRNWDODUÕ� ( , , 2 )B x y x y+ ile

gösterebiliriz. Bu durumda, A ile B�DUDVÕQGDNL�X]DNOÕN�IRQNVL\RQXQX

2 2 2 2 2( , ) ( 2) ( 1) (2 1) 5 2 4 8 4 6F x y x y x y x y xy x y= − + − + + − = + + − − +

IRQNVL\RQX� LOH� WDQÕPOD\DELOLUL]��%X� GXUXPGD� SUREOHP�� 2 2( , ) 5 2 4 8 4F x y x y xy x y= + + − −

IRQNVL\RQXQXQ� \D� GD� EXQD� HúGH÷HU� RODUDN� 2 2( , ) 5 2 4 8 4 6G x y x y xy x y= + + − − +

IRQNVL\RQXQXQ� PLQLPXP� GH÷HULQL� EXOPD\D� G|Q�úP�ú� ROXU�� ùLPGL� ( , )G x y fonksiyonunun

NÕVPL�W�UHYOHULQLQ�VÕIÕU�ROGX÷X�QRNWDODUÕ�DUDúWÕUDOÕP�� ( , ) 10 4 8 0

( , ) 4 4 4 0x

y

G x y x y

G x y x y

= + − == + − =

.

Buradan çözüm olaraksistemi çözülürse, 2 1

( , )3 3

elde edilir. O halde, yüzey üzerinde,

DUDGÕ÷ÕPÕ]�QRNWDQÕQ�NRRUGLQDWODUÕ� 2 1 5( , , )3 3 3

�ROXS����������QRNWDVÕQD�X]DNOÕ÷Õ

2 22 1 2 1 2 1 2 1( , ) 5( ) 2( ) 4 8 4 63 3 3 3 3 3 3 3

20 2 8 48 12 54 24 2 6

9 9 9 9 9 9 9 3

F = + + − − +

= + + − − + = =

dür.

3.15. .RúXOOX�(NVWUHPXPODU��/DJUDQJH�dDUSDQODUÕ 'H÷LúNHQOHUL� ELUELUOHUL� LOH� LOLúNLOL� oRN� GH÷LúNHQOL� ELU� IRQNVL\RQXQ� HNVWUHPXP� QRNWDODUÕQÕQ�DUDúWÕUÕOPDVÕ� SUREOHPL� oRN� VÕN� UDVWODQÕODQ� GXUXPGXU�� %X� GXUXP�� ELOHúHQOHUL� DUDVÕQGD�

( , , ) 0g x y z = ve ( , , ) 0h x y z = � úHNOLQGH� LOLúNL� EXOXQDQ� ELU� ( , , )w f x y z= fonksiyonunun

HNVWUHPXP� QRNWDODUÕQÕ� DUDúWÕUPDN� úHNOLQGH� |UQNOHQGLULOHELOLU�� *HQHOGH� n� GH÷LúNHQOL� ELU�fonksiyon ve n-1�NRúXO�RODELOLU��%XUDGD��o�GH÷LúNHQOL�YH�LNL�NRúXOOX�SUREOHPL�GLNNDWH�DODFDN�YH�VRQXFX�JHQHOOH\HFH÷L]��

Page 61: Ileri Matematik II

148

( , , ) 0g x y z = ve ( , , ) 0h x y z = �NRúXOODUÕ�LOH�ELU� ( , , )w f x y z= �IRQNVL\RQXQXQ�YHULOGL÷LQL�YH�EX�NRúXOODU�DOWÕQGD�IRQNVL\RQXQ�HNVWUHPXP�QRNWDODUÕQÕ�DUDúWÕUGÕ÷ÕPÕ]Õ�YDUVD\DOÕP��%X�GXUXPGD��YHULOHQ� NRúXOODUGDQ� GH÷LúNHQOHUGHQ� ELUL� GL÷HU� LNLVL� FLQVLQGHQ� LIDGH� HGLOHELOLUVH�� |UQH÷LQ� z

GH÷LúNHQL� x ve y cinsinden ( , )z x yϕ= � úHNOLQGH� LIDGH� HGLOLU� YH� DVÕO� IRQNVL\RQGD� EX� LIDGH�\HULQH� \D]ÕOÕUVD� HOGH� HGLOHQ� ( , , ( , ))w f x y x yϕ= � IRQNVL\RQXQXQ� HNVWUHPXP� QRNWDODUÕ� D\QÕ�zamanda ( , , ) 0g x y z = ve ( , , ) 0h x y z = NRúXOODUÕQÕ�GD�VD÷ODUODU��%|\OHFH�NRúXOOX�HNVWUHPXP�SUREOHPL�QRUPDO�HNVWUHPXP�SUREOHPLQH�LQGLUJHQPLú�ROXU��$QFDN�SUDWLNWH�oR÷X�]DPDQ�YHULOHQ�NRúXOODUGDQ�ELOLQPH\HQ�VD\Õ]ÕQÕ�D]DOWPDN�P�PN�Q�RODPD]�YH�EX�GXUXPGD�NRúXOOX�HNVWUHPXP�QRNWDODUÕQÕ� EXOPDN� LoLQ� EDúNa bir yöntem kullanmak gerekir. Bu kesimde, Lagrange

oDUSDQODUÕ�GHQLOHQ�\|QWHP�DQODWÕODFDNWÕU�

( , , ) 0g x y z = ve ( , , ) 0h x y z = � NRúXOODUÕQÕQ� KHU� ELUL� X]D\GD� ELUHU� \�]H\� EHOLUOHUNHQ�� LNL�GHQNOHPLQ� D\QÕ� DQGD� VD÷ODQGÕ÷Õ� \HUOHU�� EX� LNL� \�]H\LQ� DUDNHVLW� H÷ULVLGLU�� 2� KDOGH�� NRúXOOX�ekstremum problemi, ( , , )x y z �QRNWDVÕ��EX�DUDNHVLW�H÷ULVL�ER\XQFD�\HU�GH÷LúWLUPHN�NRúXOX�LOH�

( , , )w f x y z= � IRQNVL\RQXQXQ� DODFD÷Õ� PDNVLPXP� YH� PLQLPXP� QRNWDODUÕ� EXOPD� LúOHPLQH�döQ�úPHNWHGLU��%|\OHVL�ELU�HNVWUHPXP�QRNWDVÕQGD�� ( , , )f x y z ¶QLQ��H÷UL�ER\XQFD�RODQ�GR÷UXOWX�W�UHYL� \DQL� H÷ULQLQ� V|]� NRQXVX� QRNWDVÕQGDNL� WH÷HWL� GR÷UXOWXVXQGDNL� GR÷UXOWX� W�UHYL� VÕIÕU�ROPDOÕGÕU�

0 0 0 0 0 0( , ) ( , ) 0u

D f x y u f x y= ∇ =G G, (1)

burada 0uG �� DUDNHVLW� H÷ULVLQLQ�� 0 0 0 0( , , )P x y z � QRNWDVÕQGDNL� WH÷HW� GR÷UXOWXVXGXU�� %XUDGDQ��

0 0 0( , , )f x y z∇ �YHNW|U�Q�Q��H÷ULQLQ�� 0 0 0 0( , , )P x y z �QRNWDVÕQGDNL�QRUPDO�GR÷UXOWXVXQX�LoHUHQ�ELU�G�]OHPGH� ROGX÷X� DQODúÕOÕU�� hVWHOLN�� � 0 0 0( , , )g x y z∇ ve 0 0 0( , , )h x y z∇ � YHNW|UOHUL� GH� D\QÕ�G�]OHPGHGLUOHU�� %DúND� ELU� GH÷LúOH�� 0 0 0( , , )f x y z∇ , 0 0 0( , , )g x y z∇ ve 0 0 0( , , )h x y z∇

YHNW|UOHULQLQ��o��GH�D\QÕ�G�]OHPOL�\DQL�OLQHHU�ED÷OÕGÕUODU��2�KDOGH��RQODU�DUDVÕQGD� 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0( , , ) ( , , ) ( , , ) 0f x y z g x y z h x y zλ λ∇ + ∇ + ∇ = (2)

HúLWOL÷L� VD÷ODQDFDN� úHNLOGH� 1λ ve 2λ � VD\ÕODUÕ� YDUGÕU� YH� EXQODUD� ³/DJUDQJH� oDUSDQODUÕ´� DGÕ�verilir. (2) ile verilen vektörel denklem

1 2

1 2

1 2

0

0

0

x x x

y y y

z z z

f g h

f g h

f g h

λ λλ λ

λ λ

+ + =+ + = + + =

(3)

Page 62: Ileri Matematik II

149

ELoLPLQGH��o�VNDOHU�GHQNOHPGHQ�ROXúDQ�ELU�GHQNOHP�VLVWHPLQH�HúGH÷HUGLU��.RúXO�GHQNOHPOHUL�GH�GLNNDWH�DOÕQÕUVD�EHú�ELOLQPH\HQOL�EHú�GHQNOHPGHQ�ROXúDQ

1 2

1 2

1 2

0

0

0

( , , ) 0

( , , ) 0

x x x

y y y

z z z

f g h

f g h

f g h

g x y z

h x y z

λ λλ λ

λ λ

+ + = + + = + + = =

=

(4)

denklem sistemi elde edilir ve sistemin çözümünden 1λ ve 2λ � /DJUDQJH� oDUSDQODUÕ� LOH�( , , )x y z � NULWLN� QRNWDODUÕ� HOGH� HGLOLU��%X� NULWLN� QRNWDODU� IRQNVL\RQXQ�� YHULOHQ� NRúXO� DOWÕQGDNL�ekstremum�QRNWDODUÕ�\D�GD�H÷HU�QRNWDODUÕGÕU��(÷HU�� 1 2 1 2( , , , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , )G x y z f x y z g x y z h x y zλ λ λ λ= + + (5)

IRQNVL\RQXQX�WDQÕPODUVDN������VLVWHPLQL

1 2

1 2

1 2

( , , , , ) 0

( , , , , ) 0

( , , , , ) 0

( , , ) 0

( , , ) 0

x

y

z

G x y z

G x y z

G x y z

g x y z

h x y z

λ λλ λ

λ λ

= = = =

=

(6)

biçiminde de yazabiliriz.

Genel olarak ifade edecek olursak, n�GH÷LúNHQOL�ELU�I�IRQNVL\Rnu ile ( 1)k k n≤ − denklemden

ROXúDQ�NRúXOODU�YHULOGL÷LQGH������VLVWHPLQH�EHQ]HU�RODUDN�n+k bilinmeyenli ve n+k denklemden

ROXúDQ�ELU�VLVWHP�HOGH�HGLOLU�YH�EX�VLVWHPLQ�o|]�OPHVL�LOH�k�DGHW�/DJUDQJH�oDUSDQÕ�LOH�ELUOLNWH�aranan kritik noktalaU�EXOXQPXú�ROXU�

Örnek 1. ( , , )f x y z xyz= fonksiyonunun, 2 2 2( , , ) 1 0g x y z x y z= + + − = � NRúXOX� DOWÕQGDNL�HNVWUHPXP�QRNWDODUÕQÕ�EXOXQX]�

Çözüm.

( , , ) ( , , ) ( , , )G x y z f x y z g x y zλ= +

WDQÕPODPDVÕQÕ�\DSDUVDN

Page 63: Ileri Matematik II

150

( , , , ) 2 0

( , , , ) 2 0

( , , , ) 2 0

x

y

z

G x y z yz x

G x y z xz y

G x y z xy z

λ λλ λ

λ λ

= + == + =

= + =

denklem sistemini elGH�HGHUL]��%X�GHQNOHPOHU��VÕUDVÕ\OD��x, y, z�LOH�oDUSÕOÕS�WRSODQÕUVD

2 2 23 2 ( ) 0xyz x y zλ+ + + =

YH�NRúXO�GHQNOHPL�\DUGÕPÕ\OD�GD 2 3xyzλ = −

elde edilir. Böylece, birinci denklemden

2 33 0 0 veya

3yz x yz yz x− = ⇒ = = ±

bulunur.

i. (÷HU��y=0 ve 0z ≠ ise, ikinci denklemden x ��HOGH�HGLOLU��.RúXO� GHQNOHPL�JHUH÷LQFH� GH�1z = ± �RODFD÷ÕQGDQ�NULWLN�QRNWDODU������ 1± ) olur.

ii. (÷HU��z=0 ve 0y ≠ ise, üçüncü denklemden x=0�HOGH�HGLOLU��.RúXO�GHQNOHPL�JHUH÷LQFH�GH�1y = ± �RODFD÷ÕQGDQ�NULWLN�QRNWDODU���� 1± ,0) olur.

iii. (÷HU�� z=0 ve 0y = � LVH�� NRúXO� GHQNOHPL� JHUH÷LQFH� 1x = ± � RODFD÷ÕQGDQ� NULWLN� noktalar

( 1± ,0,0) olur.

iv. (÷HU�� 3

3x = ± ise, ikinci denklemden,

3

3y = ± � YH� NRúXO� GHQNOHPLQGHQ� GH� 3

3z = ±

elde edilir. Böylece, 3 3 3

( , , )3 3 3

± ± ± �úHNOLQGH�VHNL]�WDQe kritik nokta elde edilir.

6RQXo�RODUDN��SUREOHPLQ�WRSODP����WDQH�NULWLN�QRNWDVÕ�YDUGÕU��%X�QRNWDODUÕ�YH�IRQNVL\RQXQ�EX�QRNWDODUGD�DOGÕ÷Õ�GH÷HUOHULQ�ELU�WDEORVXQX�\DSDUDN�HNVWUHPXP�QRNWDODUÕQÕ�DUDúWÕUDOÕP�

Kritik nokta no

x y z f(x,y,z)= xyz $oÕNODPD

1 0 0 -1 0 (÷HU�QRNWDVÕ 2 0 0 1 0 ′′

3 0 -1 0 0 ′′

4 0 1 0 0 ′′

5 -1 0 0 0 ′′

6 1 0 0 0 ′′

7 - 3 2 - 3 2 - 3 2 - 3 9 Minimum

Page 64: Ileri Matematik II

151

Kritik nokta no

x y z f(x,y,z)= xyz $oÕNODPD

8 - 3 2 - 3 2 3 2 3 9 Maksimum

9 - 3 2 3 2 - 3 2 3 9 Maksimum

10 - 3 2 3 2 3 2 - 3 9 Minimum

11 3 2 - 3 2 - 3 2 3 9 Maksimum

12 3 2 - 3 2 3 2 - 3 9 Minimum

13 3 2 3 2 - 3 2 - 3 9 Minimum

14 3 2 3 2 3 2 3 9 Maksimum

%XQD�J|UH��IRQNVL\RQXQ�YHULOHQ�NRúXO�DOWÕQGD��G|UW�PDNVLPXP��G|UW�PLQLPXP�YH�DOWÕ�WDQH�GH�H÷HU�QRNWDVÕ�YDUGÕU�

Örnek 2. 2 2( , ) 6 2f x y x xy y x= + + − + fonksiyonunun, { }( , ) 0 5, 3 0D x y x y= ≤ ≤ − ≤ ≤

E|OJHVLQGHNL�HNVWUHPXP�QRNWDODUÕQÕ�EXOXQX]�

Çözüm.

2 6 0

2 0x

y

f x y

f x y

= + − == + =

denklem sistemi çözülürse (4 ,-2) elde edilir. O halde, A(4, -���NULWLN�QRNWDGÕU��ùLPGL�GH�D

E|OJHVLQLQ�VÕQÕUODUÕQÕ�LQFHOH\HOLP�� i) x ��GR÷UXVX��]HULQGH

2( , ) 2f x y y= +

ROXS��������ELU�NULWLN�QRNWDGÕU� ii) x ��GR÷UXVX��]HULQGH

2( , ) 5 3f x y y y= + −

olup, (5, -�����ELU�NULWLN�QRNWDGÕU�

iii) y ��GR÷UXVX��]HULQGH 2( , ) 6 2f x y x x= − +

oluS���������ELU�NULWLN�QRNWDGÕU� iv) y=-��GR÷UXVX��]HULQGH

Page 65: Ileri Matematik II

152

2( , ) 9 11f x y x x= − +

olup, (9/2, -���ELU�NULWLN�QRNWDGÕU��2�KDOGH��ELU�WDEOR�KDOLQGH�J|VWHUHFHN�ROXUVDN�

Kritik Nokta

No

x y z=f(x,y) $oÕNODPD

1 0 0 2 Mutlak Maksimum

2 5 -5/2 -37/4

3 3 0 -7

4 9/2 -3 -37/4

5 4 -2 -10 Mutlak minimum

HOGH� HGHUL]�� %XQD� J|UH�� IRQNVL\RQXQ�PXWODN�PLQLPXP� QRNWDV� ���� -2) ve mutlak minimum

GH÷HUL� -��� LNHQ� PXWODN� PDNVLPXP� QRNWDVÕ� ���� ��� YH� PXWODN� PDNVLPXP� GH÷HUL� GH� �¶GLU��)RQNVL\RQXQ�WDQÕP�N�PHVL�YH�NULWLN�QRNWDODUÕ�ùHNLO��¶GH�J|VWHULOPLúWLU�

3.16. En Küçük Kareler Yöntemi

dRN� GH÷LúNHQOL� IRQNVL\RQODUÕQ� HNVWUHPXP� QRNWDODUÕ� \|QWHPLQGHQ� \DUDUODQDUDN� ELU� GHQH\�VRQXFXQGD� HOGH� HGLOHQ� J|]OHP� QRNWDODUÕQD� HQ� L\L� X\XP� VD÷OD\DQ� ( )y f x= fonksiyonu

belirlenebilir. Burada ( )y f x= � IRQNVL\RQX�� \DSÕODQ� GHQH÷LQ� GD\DQGÕ÷Õ� NXUDP� WDUDIÕQGDQ�|QJ|U�OHQ� W�UGHQ�ELU� H÷UL� �GR÷UX�� SDUDERO�� SHUL\RGLN�H÷UL� Y�E��� J|VWHULU��%L]� EXUDGD�HQ�EDVLW�olarak ( )y f x ax b= = + �úHNOLQGHNL�OLQHHU�IRQNVL\RQX�GLNNDWH�DODFD÷Õ]��%HQ]HU�LúOHPOHU�GL÷HU�W�UGHQ� IRQNVL\RQODUD� GD� X\JXODQDELOLU�� ùHNLO� �¶GH� ELU� GHQH\� VRQXFXQGD� HOGH� HGLOHQ� J|]OHP�QRNWDODUÕ� LOH� EX� QRNWDODUD� HQ� L\L� X\XP�VD÷OD\DQ� GR÷UX� WHPVLOL� RODUDN� J|VWHULOPLúWLU��$PDFÕPÕ]�� HOGH� E|\OHVL� J|]OHP� QRNWDODUÕ�YDUNHQ�EXQODUD�HQ�L\L�X\P�VD÷OD\DQ�GR÷UXQXQ�GHQNOHPLQL� EXOPDNWÕU�� %XQXQ� LoLQ�� a ve b

NDWVD\ÕODUÕ� |÷OH� EHOLUOHQPHOLGLU� NL�� xi’lere

NDUúÕOÕN� JHOHQ� yi (i=1,2,...,n) gözlem

QRNWDODUÕQÕQ� ( )y f x ax b= = + � GR÷UXVXQGDQ�VDSPDODUÕQÕQ�WRSODPÕ�PLQLPXP olsun. Burada

n�� J|]OHP� QRNWDODUÕQÕQ� VD\ÕVÕGÕU��� $QFDN�� yi� J|]OHP� QRNWDODUÕQÕQ� V|]� NRQXVX� GR÷UXGDQ�VDSPDODUÕ� SR]LWLI� \D� GD� QHJDWLI� RODELOHFH÷LQGHQ� EXQXQ� \HULQH�� VDSPDODUÕQ� NDUHOHULQLQ�

Page 66: Ileri Matematik II

153

WRSODPÕQÕ�PLQLPXP�\DSPDN�GDKD�GR÷UX�RODFDNWÕU��2�KDOGH��SUREOHPLQ�o|]�Pü olarak, a ve b

cinsinden iki bilinmiyenli

[ ]2

1

( , )n

i i

i

f a b y ax b=

= − −∑ (1)

IRQNVL\RQXQX�PLQLPXP�QRNWDVÕ�DUDúWÕUÕOPDOÕGÕU��%XQD�J|UH�� ( , )f a b fonksiyonunun a ve b’ye

J|UH� ELULQFL� W�UHYOHULQLQ� VÕIÕU� ROGX÷X� \HUOHU� DUDQDQ�a ve b� GH÷HUOHULQL� YH� GROD\ÕVÕ\OH� DUDQDQ�GR÷UX�GHQNOHPLQL�YHUHFHNWLU��%|\OHFH������LIDGHVLQLQ�a ve b¶\H�J|UH�W�UHYOHUL�DOÕQÕUVD

1

1

2 ( ) 0

2 ( ) 0

n

a i i i

i

n

b i i

i

f x y ax b

f y ax b

=

=

= − − − =

= − − − =

∑ (2)

ve gerekli düzenlemeleri yaparak da

2

1 1 1

1 1

n n n

i i i i

i i i

n n

i i

i i

a x b x x y

a x bn y

= = =

= =

+ =

+ =

∑ ∑ ∑

∑ ∑ (3)

denklem sistemini elde ederiz.

2

1

1

2 0,

2 0

2

n

aa i

i

bb

n

ab i

i

f x

f n

f x

=

=

= ≥ = > =

(4)

olup, buradan da diskiriminant için

2

2 2

1 1

4 4n n

ab aa bb i i

i i

f f f x n x= =

∆ = − = − ∑ ∑ (5)

ifadesini elde ederiz.

2

2

1 1

n n

i i

i i

x n x= =

< ∑ ∑ (6)

HúLWVL]OL÷LQLQ� YDUOÕ÷Õ� ELOLQGL÷LQGHQ�� VRQXo olarak 0∆ < elde ederiz ki, bu da bize, (3)

sisteminden bulunacak (a,b�� QRNWDVÕQÕQ�� ( , )f a b � IRQNVL\RQXQXQ� ELU� PLQLPXP� GH÷HUL�ROGX÷XQX�J|VWHULU�

Page 67: Ileri Matematik II

154

Örnek 1. $úD÷ÕGD�ELU�GHQH\�VRQXFXQGD�HOGH�HGLOHQ����DGHW�J|]OHP�QRNWDVÕQD� LOLúNLQ�x ve y

|Oo�P�GH÷HUOHUL�YHULOPLúWLU��x ile y�DUDVÕQGD�y=ax+b�úHNOLQGH�GR÷UXVDO�ELU�LOLúNL�EHNOHQGL÷LQH�J|UH��J|]OHP�QRNWDODUÕQÕ�HQ�L\L�WHPVLO�HGHQ�GR÷UX�GHQNOHPLQL�EXOXQX]�

Ölçüm No

x y

1 0.00 3.50 2 1.00 6.50 3 2.00 8.20 4 3.00 8.50 5 4.00 12.08 6 5.00 13.40 7 6.00 17.60 8 7.00 18.00 9 8.00 20.90

10 9.00 21.92

Çözüm��*|]OHP�YHULOHULQL�NXOODQDUDN�DúD÷ÕGDNL�WDEOR\X�ROXúWXUDOÕP

Ölçüm No

x y x2 xy

1 0.00 3.50 0.00 0.00 2 1.00 6.50 1.00 6.50 3 2.00 8.20 4.00 16.40 4 3.00 8.50 9.00 25.50 5 4.00 12.08 16.00 48.32 6 5.00 13.40 25.00 67.00 7 6.00 17.60 36.00 105.60 8 7.00 18.00 49.00 125.99 9 8.00 20.90 64.00 167.20

10 9.00 21.92 81.00 197.28

1

45n

i

i

x=

=∑ 1

130.60n

i

i

y=

=∑ 2

1

285.00n

i

i

x=

=∑ 1

759.75n

i i

i

x y=

=∑

Buna göre, (3) formüllerinden

285 45 759.75

45 10 130.6

a b

a b

+ =+ =

denklem sistemi ve çözümünden de a=2.09 ve

E �����HOGH�HGLOLU��2�KDOGH�DUDQDQ�GR÷UX�GHQNOHPL 2.09 3.65y x= +

ROXS�� J|]OHP� QRNWDODUÕ� LOH� ELUOLNWH� ùHNLO� �¶de

J|VWHULOPLúWLU�

Page 68: Ileri Matematik II

155

3.17. Skalar ve Vektör Alanlar

7DQÕP��. nD R⊂ �E|OJHVLQGH�WDQÕPOÕ�f skalar fonksiyonu, D bölgesinin her bir 1 2( , ,..., )nx x x

QRNWDVÕQD� ELU� 1 2( , ,..., )nf x x x R∈ � VD\ÕVÕQÕ� NDUúÕOÕN� JHWLULU�� %|\OHFH��D� WDQÕP� N�PHVL� LOH� f(D)

GH÷HUOHU�N�PHVLQH�ELUOLNWH��D bölgesinde, f fonksiyonu ile belirlenen bir skalar alan denir.

7DQÕPD� J|UH�� |UQH÷LQ�� \HU\�]�QGHNL� FR÷UDILN� QRNWDODUÕQ� UDNÕPODUÕ� \D� GD� |UQH÷LQ� J�QHúLQ�LoHULVLQGHNL�KHUKDQJL�ELU�QRNWDQÕQ�\R÷XQOX÷X�\D�GD�VÕFDNOÕ÷Õ�úHNOLQGH�WDQÕPODQDQ�IRQNVL\RQODU�ELUHU� VNDODU� DODQ� WDQÕPODUODU�� %XQD� J|UH�� |UQH÷LQ�� NRQXP� YHNW|U�� r

G �� J�QHúLQ� PHUNH]LQGHQ�LWLEDUHQ� |Oo�OPHN� �]HUH�� J�QHúLQ� LoLQGHNL� VÕFDNOÕN� DODQÕQÕ� � ( )T r

G skalar fonksiyonu ile

gösterirsek, ( )T r c=G

(c�� VDELW�� GHQNOHPLQL� VD÷OD\DQ� \�]H\H�� VÕFDNOÕNOÕ÷Õ� c olan “Hú� VÕFDNOÕN�yüzeyi´�GHQLU��%HQ]HU�RODUDN��5�\DUÕoDSOÕ�ELU�\ÕOGÕ]ÕQ�GÕúÕQGDNL�QRNWDODUÕQ�NRQXP�YHNW|UOHULQL�yine r

G ( r r R= >

G �� LOH� J|VWHULUVHN� YH� \ÕOGÕ]ÕQ� GÕú� NÕVPÕQGDNL� SRWDQVL\HO� DODQÕQÕ� GD� ( )rψG

VNDODU� IRQNVL\RQX� LOH� WDQÕPODUVDN� EX� GXUXPGD� GD� ( )r cψ =G

(c�� VDELW�� GHQNOHPLQL� VD÷OD\DQ�yüzeylere “Hú�SRWDQVL\HO�\�]H\ler” denir.

7DQÕP� �. nD R⊂ � E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ� YHNW|U� GH÷HUOL� F

G fonksiyonu, D bölgesinin her bir

1 2( , ,..., )n

x x x � QRNWDVÕQD�� 1 2( , ,..., )n

F x x xG � úHNOLQGH�ELU�YHNW|U�NDUúÕOÕN�JHWLULU��D tanÕP�N�PHVL�

ile ( )F DG � GH÷HUOHU�N�PHVLQH�ELUOLNWH��D bölgesinde, F

G fonksiyonu ile belirlenen bir vektör

DODQ�GHQLU��

%LU� YHNW|U� DODQÕQÕ� EHOLUWPHN� LoLQ�� V|]� NRQXVX� E|OJHGH� WDQÕPOÕ� YHNW|U� GH÷HUOL� IRQNVL\RQXQ�ifaGHVLQL� YHUPHN� \HWHUOLGLU�� %LU� YHNW|U� DODQÕ�� |UQHN� ELU� NDo� YHNW|U�� LOH� úHPDWLN� RODUDN�J|VWHULOHELOLU��(÷HU�|]HO�RODUDN��o�ER\XWOX�X]D\�LOH�LOJLOHQLUVHN�� F

G YHNW|U�DODQÕ��EX�X]D\ÕQ�KHU�

bir (x, y, z��QRNWDVÕQD

( , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , )F x y z P x y z i Q x y z j R x y z k= + +GG G G

(1)

úHNOLQGH�ELU�YHNW|U�NDUúÕOÕN�JHWLULU�

Örnek 1. Yerin merkezini orijin kabul eden bir dik koordinat sisteminde, herhangi bir (x, y,

z��QRNWDVÕQGDNL�oHNLP�NXYYHWLQL

2 2 2 3/ 2 2( , , )

( )

xi yj zk GM rF x y z GM

x y z r r

+ += − = −

+ +

GG G GG (2)

Page 69: Ileri Matematik II

156

formülü ile verebiliriz. Burada, r xi yj zk= + +GG GG

ve r, sözkonusu (x, y, z��QRNWDVÕQÕQ�NRQXP�YHNW|U�� YH� RULMLQH� RODQ� X]DNOÕ÷Õ� LNHQ�� G, evrensel çekim sabiti ve M de yerin kütlesidir

( 8 276.668 10 cgs, M=5.97 10 gG−= × × ). Böylece,

(2) fonksiyonu, yer merkezli bir koordinat

VLVWHPLQGH�ELU�YHNW|U�DODQÕ�WDQÕPODU��%X�YHNW|U�DODQÕ�ùHNLO� �¶GH� úHPDWLN� RODUDN� J|VWHULOPLúWLU�� ùHNLOGH�E�W�Q� YHNW|UOHULQ� \HULQ� PHUNH]LQH� GR÷UX� \|QHOPLú�ROGXNODUÕQD� YH� PHUNH]GHQ� X]DNODúWÕNoD� YHNW|UOHULQ�úLGGHWOHULQLQ�N�o�OG�÷�QH�GLNNDW�HGLQL]�

Örnek 2. ( , , )F x y z yj=G G

fonksiyonu, y-eksenine

SDUDOHO�ELU�YHNW|U�DODQÕ�WDQÕPODU��ùHNLO�����%X�DODQGDNL�vektörler daima y-eksenine paraleldirler ve y ile

YHULOHQ�GH÷LúNHQ�úLGGHWH�VDKLSWLUOHU�

f(x,y,z��� ELULQFL� PHUWHEHGHQ� V�UHNOL� NÕVPL� W�UHYOHUH� Vahip bir fonksiyon olmak üzere, f

fonksiyonunun gradiyentini

gradf f f

f f i j kx y z

∂ ∂ ∂∇ = = + +

∂ ∂ ∂

GG G (3)

úHNOLQGH� WDQÕPODPÕúWÕN�� ùLPGL� GH� VNDODU� YH� YHNW|UHO� DODQODU� LoLQ� GL÷HU� ED]Õ� WDQÕPODPDODU�verelim.

7DQÕP��� �'LYHUMDQV�. ( , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , )F x y z P x y z i Q x y z j R x y z k= + +GG G G

vekt|U� DODQÕ� YHULOVLQ�ve P, Q ve R� VNDODU� IRQNVL\RQODUÕ��VÕUDVÕ\OD��x, y, ve z¶\H�J|UH�V�UHNOL�NÕVPL� W�UHYOHUH�VDKLS�olsun. Bu durumda

P Q R

divF Fx y z

∂ ∂ ∂= ∇ = + +

∂ ∂ ∂

G G (4)

Page 70: Ileri Matematik II

157

VNDODU�GH÷HULQH�� ( , , )F x y zG � YHNW|U� GH÷HUOL� IRQNVL\RQXQXQ�³diverjDQVÕ´�GHQLU��'LYHUMDQVÕ� VÕIÕU�

RODQ�YHNW|U�DODQODUÕQD�³VHUEHVW�GLYHUMDQVOÕ�DODQODU´�GHQLU��

7DQÕP�5 (Rotasyonel). ( , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , )F x y z P x y z i Q x y z j R x y z k= + +GG G G �YHNW|U�DODQÕ�YHULOVLQ�

ve P, Q ve R�VNDODU�IRQNVL\RQODUÕ�ELULQFL�PHUWHEHGHQ�V�UHNOL�NÕVPL�W�UHYOHUH�VDKLS�ROVXQ��%u

durumda

rot curl ( ) ( ) ( )y z z x x y

i j k

F F F R Q i P R j Q P kx y y

P Q R

∂ ∂ ∂= = ∇× = = − + − + −

∂ ∂ ∂

GG GGG G G G G

(5)

YHNW|UHO�GH÷HULQH�� ( , , )F x y zG �YHNW|U�GH÷HUOL�IRQNVL\RQXQXQ�³rotasyoneli” ya da “curlu” denir.

Örnek 3. ( , , )F x y z yzi xzj xyk= + +GG G G �IRQNVL\RQXQXQ�GLYHUMDQVÕQÕ�YH�FXUOXQX�EXOXQX]�

Çözüm.

0P Q R

divF Fx y z

∂ ∂ ∂= ∇ = + + =

∂ ∂ ∂

G G

curl 0

i j k

F Fx y y

yz xz xy

∂ ∂ ∂= ∇× = =

∂ ∂ ∂

GG GG G

dir.

Örnek 4��dHNLP�DODQÕQÕQ�GLYHUMDQVÕQÕQ�VÕIÕU�ROGX÷XQX�J|VWHULQL]�

Çözüm��dHNLP�DODQÕ�IRQNVL\RQXQX

2 2 2 3/ 2

2 2 2 3/ 2 2 2 2 3/ 2 2 2 2 3/ 2

( , , )( )

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

xi yj zkF x y z GM

x y z

GMx GMy GMzi j k

x y z x y z x y z

+ += −

+ +− − −

= + ++ + + + + +

GG GG

GG G

úHNOLQGH�\D]DUVDN��

Page 71: Ileri Matematik II

158

2 2 2 3/ 2 3

2 2 2 3/ 2 3

2 2 2 3/ 2 3

( , , ) ,( )

( , , ) ,( )

( , , )( )

GMx GMxP x y z

x y z r

GMy GMyQ x y z

x y z r

GMz GMzR x y z

x y z r

− −= =

+ +− −

= =+ +− −

= =+ +

elde ederiz. Buradan

3 22 2

6 5

3 3x

GMr GMr xP GMr GMxr

x r r

− +∂ − += =

ve benzer olarak

2 2 2 2

5 5

3 3ve

Q GMr GMy R GMr GMz

y r z r

∂ − + ∂ − += =

∂ ∂

HOGH�HGHUL]��%|\OHFH��oHNLP�DODQÕQÕQ�GLYHUMDQVÕ

2 2 2 2 2 2

5 5 5

2 2 2

3 5

2

3 5

3 3 3

3 3 ( )

3 3 ( ) 0

P Q RdivF F

x y z

GMr GMx GMr GMy GMr GMz

r r r

GM x y rGM

r r

GM rGM

r r

∂ ∂ ∂= ∇ = + + =

∂ ∂ ∂

− + − + − += + +

+ += − +

= − + =

G G

olur.

9HNW|UHO�DODQODUD�LOLúNLQ�D\UÕQWÕOÕ�NRQXODU��LOHULGH�³9HNW|UHO�$QDOL]�%|O�P�QGH´�YHULOHFHNWLU�

Page 72: Ileri Matematik II

159

Bölüm 4

øNL .DWOÕ�øQWHJUDOOHU %X�E|O�P�Q�DPDFÕ��iki�NDWOÕ�LQWHJUDOOHUL�WDQÕPODPDN�YH�oHúLWOL�IRQNVL\RQODUÕQ��IDUNOÕ�E|OJHOHU��]HULQGHNL��LNL�NDWOÕ�LQWHJUDOOHULQL�KHVDSODPDNWÕU�� �����øNL�.DWOÕ�øQWHJUDOOHU 7DQÕP� �� �øNL� .DWOÕ� øQWHJUDO). ( , )z f x y= �� VÕQÕUOÕ� 2

D R⊂ bölgesiQGH� WDQÕPOÕ� ROVXQ�� D

bölJHVLQL�� ùHNLO� ���¶GH� J|VWHULOGL÷L� JLEL�� x- ve y-HNVHQOHULQH� SDUDOHO� GR÷UXODUOD� DOW� E|OJHOHUH�D\ÕUDOÕP� �D¶QLQ� GLNG|UWJHQVHO� SDUoDODQÕúÕ�� YH� elde edilen alt bölgeleri, 1’den n’ye kadar QXPDUDODQGÕUDOÕP��D�E|OJHVLQLQ�DODQÕ A olmak üzere, D¶QLQ�SDUoDODQÕúÕQGDNi i-ci alt bölgenin

DODQÕQÕ�i

A∆ ile gösterelim. ùLPGL�� * *( , )i i

x y ile i-ci alt bölge içerisindeki her hangi bir nokta\Õ�göstererek

* *

1

( , )n

i i i

i

f x y A=

∆∑ (1)

WRSODPÕQÕ�ROXúWXUDOÕP��(÷HU��D’nin soQVX]�SDUoDODQÕúÕ�LoLQ��n → ∞ �������WRSODPÕ�WHN�ELU�VRQOX�V�OLPLWLQH�\DNÕQVDUVD��EX�OLPLWH�� ( , )z f x y= fonksiyonunun, D�E|OJHVLQGHNL�LNL�NDWOÕ�LQWHJUDOL�denir ve

ùHNLO�4.1

* *

1

( , ) lim ( , )n

i i in

iD

f x y dxdy f x y A→∞

=

= ∆∑∫∫ (2)

ile gösterilir.

Page 73: Ileri Matematik II

160

Not. D� E|OJHVLQLQ� SDUoDODQÕúÕQGD� NXOODQGÕ÷ÕPÕ]� GR÷UXODU�� EXUDGDNL� JLEL� x- ve y-eksenlerine paralel ROPDN� ]RUXQGD� GH÷LOGLU��hVWHOLN�� SDUoDODQPD� G|UWJHQVHO� ROPDN� ]RUXQGD� GD� GH÷LOGLU��Ancak,� H÷HU, dörtgensel parçalanma uygulanacaksa, matemaWLN� DoÕGDQ� E�\�N� NROD\OÕN�VD÷OD\DFD÷ÕQGDQ�� x- ve y-HNVHQOHULQH� SDUDOHO� GR÷UXODUÕQ� NXOODQÕOPDVÕ� WHUFLK� HGLOLU�� gUQH÷LQ��uoODN�NRRUGLQDWODU�NXOODQÕOGÕ÷ÕQGD�LVH�parçalama için, sabit r ve sabit θ��H÷Uileri�NXOODQÕOÕU� 4.2��øNL�.DWOÕ�øQWHJUDOin Geometrik AQODPÕ

( , )z f x y= sürekli fonksiyonunun, i-FL�DOW�E|OJH� LoHULVLQGHNL�HQ�N�o�N�GH÷HUL�i

m , en büyük

GH÷HUL�GH�i

M olsun. Bu durumda,

* *( , )i i i i i i i

m A f x y A M A∆ ≤ ∆ ≤ ∆ (1)

HúLWVL]OL÷LQL�\D]DELOLUL]��(úLWVL]OL÷LQ� VRO�YH� VD÷� WDUDIODUÕ,� WDEDQ�DODQODUÕ�

iA∆ ve yükseklikleri,

VÕUDVÕ\OD��i

m ve i

M � RODQ� GLN� SUL]PDODUÕQ� KDFLPOHULQH�HúLWWLU� (1�� HúLWVL]OL÷L� GLNNDWH� DOÕQÕUVD��önceki kesimdeki ����WRSODPÕQÕ

* *

1 1 1

( , )n n n

i i i i i i i

i i i

m A f x y A M A= = =

∆ ≤ ∆ ≤ ∆∑ ∑ ∑ (2)

úHNOLQGH� DOWWDQ� YH� �VWWHQ� VÕQÕUOD\DELOLUL]� �EN]�� ùHNLO� ����. D� E|OJHVLQLQ� VRQVX]� SDUoDODQÕúÕ�durumunda,

iA∆ �DODQODUÕ�VÕIÕUD�\DNODúÕUNHQ�� ( , )z f x y= fonksiyonunun, her bir alt bölgedeki

HQ� N�o�N� YH� HQ� E�\�N� GH÷HUOHUL� GH� GR÷DO� RODUDN� ELUELUOHULQH� \DNODúDFDNWÕU�� 'ROD\ÕVÕ\OH��

1

n

i i

i

m A=

∆∑ ve 1

n

i i

i

M A=

∆∑ �WRSODPODUÕ�D\QÕ�ELU�OLPLWH�\DNÕQVD\DFDN�YH�EX�OLPLWin�GH÷HUL de, WDEDQÕ�D bölgesi olan dik silindirin, ( , )z f x y= �\�]H\L�LOH��VWWHQ�VÕQÕUODQPDVÕ\OD�HOGH�HGLOHQ�FLVPLQ�KDFPL�RODFDNWÕU��(÷HU, bu hacmi V ile gösterirsek, (2��HúLWVL]OL÷LQGHQ� n → ∞ için limite geçer YH�VDQGYLo�NXUDOÕQÕ�dikkate alÕUVDN

* *

1

( , ) ( , ) limn

i i in

i D

f x y A f x y dxdy V→∞

=

∆ = = =∑ ∫∫ (3)

yazabiliriz. Buna göre, ( , )z f x y= fonksiyonunun, bir D� E|OJHVL� �]HULQGHQ� DOÕQDQ� LNL� NDWOÕ�integrali��WDEDQÕ�bu D bölgesi olan YH�WDYDQÕ�da ( , )z f x y= yüzeyi ile belirlenen dik silindirin

hacPLQH�HúLWWLU�

7DQÕP� �. ( , )D

f x y dxdy∫∫ � úHNOLQGH� YHULOHQ� LNL� NDWOÕ� LQWHJUDOGH�� x ve y’ye “integrasyon

GH÷LúNHQOHUL”, ( , )f x y ’ye “integrand” ve D bölgesine de “integrasyon bölgesi” denir.

Page 74: Ileri Matematik II

161

Teorem 2. (Birinci Fubini Teoremi). ( , )z f x y= fonksiyonu,

{ } 2( , ) ,D x y a x b c y d R= ≤ ≤ ≤ ≤ ⊂

E|OJHVLQGH�WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�ROVXQ��%X�GXUXPGD ( , )D

f x y dxdy∫∫ �LNL�NDWOÕ�LQWHJUDOL

( , ) ( , ) ( , )d b b d

D c a a c

f x y dxdy f x y dx dy f x y dy dx

= =

∫∫ ∫ ∫ ∫ ∫ (4)

úHNOLQGH�WHN�NDWOÕ,�DUGÕúÕN�LQWHJUDOOHU�ELoLPLQGH�KHVDSODQDELOLU�

øVSDW. ( , )D

f x y dxdy∫∫ LQWHJUDOL�� WDEDQÕ�� x=a, x=b, y=c ve y=d� GR÷UXODUÕ� LOH� EHOLUOHQHQ�GLNG|UWJHQ�YH�WDYDQÕ�GD� ( , )z f x y= yüzeyi ile belirlenen cismin KDFPL�RODFDNWÕU��%X�KDFmi,

ùekil 2’deki JLEL�� WDEDQÕQÕQ�VRQVX]�SDUoDODQPDVÕ\OD�HOGH�HGLOHQ�GLN�SUL]PD�úHNOLQGHNL�KDFLP�elemanODUÕQÕQ�WRSODPÕ�RODUDN�G�ú�Q�biliriz.

ùHNLOGHNL�KLMN�E|OJHVLQLQ�DODQÕ

( ) ( , )d

c

A KLMN f x y dy= ∫ (5)

ve KLMNPQRS cisminin hacmi de

( ) ( , )b d

a c

V H KLMNPQRS f x y dy dx

= =

∫ ∫ (6)

olur. Bu sefer KPQL�E|OJHVLQL�GLNNDWH�DOÕUVDN

Page 75: Ileri Matematik II

162

( ) ( , )b

a

A KPQL f x y dx= ∫ (7)

ve KLMNPQRS cisminin hacmi de

( ) ( , )d b

c a

V H KLMNPQRS f x y dx dy

= =

∫ ∫ (8)

ROXU��6RQXo�RODUDN��LNL�NDWO�LQWHJUDOLQ�KHVDSODQPDV�LoLQ

( , ) ( , ) ( , )d b b d

D c a a c

V f x y dxdy f x y dx dy f x y dy dx

= = =

∫∫ ∫ ∫ ∫ ∫ (9)

úHNOLQGH�DUGÕúÕN�LQWHJUDO�IRUP�OOHULQL�HOGH�HGHUL]� Not�� øNL� NDWOÕ� LQWHJUDOLQ�� DUGÕúÕN� LQWHJUDOOHU� LOH� KHVDSODQPDVÕ� LoLQ� WDQÕP� N�PHVLQLQ�PXWODND�GLNG|UWJHQ�E|OJH�ROPDVÕ�]RUXQOX�GH÷LOGLU��ùLPGL�EXQXQOD�LOJLOi teoremi verelim.

Teorem 3���øNLQFL�)XELQL�7HRUHPL��� ( ) ve ( )u x v x , [ ],a b �NDSDOÕ�DUDOÕ÷ÕQGD�WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�fonksiyonlar ve ( , )z f x y= de,

{ } 2( , ) , ( ) ( )D x y a x b u x y v x R= ≤ ≤ ≤ ≤ ⊂

basit G�úH\� E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ� YH� V�UHNOL� IRQNVL\RQ� ROVXQ�� %X� GXUXPGD� ( , )D

f x y dxdy∫∫ iki

NDWOÕ�LQWHJUDOL

( )

( )

( , ) ( , )v xb

D a u x

f x y dxdy f x y dy dx

=

∫∫ ∫ ∫ (10)

úHNOLQGH�WHN�NDWOÕ��DUGÕúÕN�LQWHJUDO�ELoLPLQGH�KHVDSODQDELOLU� øVSDW. Burada, D basit bölgesi ile ( , )z f x y=

\�]H\LQLQ� WDQÕPODGÕ÷Õ� FLVPLQ� xy-düzlemindeki WDEDQÕQÕQ�� ùHNLO� 4��¶GH� J|U�OG�÷�� JLEL�� DOW� YH� �VW�NHQDUODUÕ�� VÕUDVÕ\OD�� ( ) ve ( )u x v x � IRQNVL\RQODUÕ� LOH�belirlenen ve y-HNVHQLQH� SDUDOHO� RODQ� úHULWOHUH�E|O�QG�÷�� YDUVD\ÕOÕU�� %X� úHULWOHU ile ( , )z f x y=

\�]H\LQLQ� EHOLUOHGL÷L� KDFLP� HOHPDQODUÕQÕQ� WRSODPÕ�aranan hacmi verecektir.� %HQ]HU� RODUDN� H÷HU��

( , )z f x y= fonksiyonu,

Page 76: Ileri Matematik II

163

{ } 2( , ) ( ) ( ),D x y u y x v y c y d R= ≤ ≤ ≤ ≤ ⊂ (11)

EDVLW�\DWD\�E|OJHVLQGH�WDQÕPODQPÕúVD��LNL�NDWOÕ�integral

( )

( )

( , ) ( , )v yd

D c u y

f x y dxdy f x y dx dy

=

∫∫ ∫ ∫ (12)

úHNOLQGH� KHVDSODQDELOLU�� %XUDGD� GD� D� WDQÕP� N�PHVL, x-HNVHQLQH� SDUDOHO� úHULWOHUH� E|O�QP�ú� �ùHNLO� 4.4) ve toplam KDFPLQ�� EX� úHULWOHU� LOH� ( , )z f x y= � \�]H\LQLQ� EHOLUOHGL÷L�hacim elemDQODUÕQÕQ� WRSODPÕQD� HúLW� ROGX÷X� dikkate DOÕQPÕúWÕU� Örnek 1. z xy= fonksiyonunun,

2( , ) 1 3, 22

xD x y x y x R

= ≤ ≤ ≤ ≤ ⊂

EDVLW�G�úH\�E|OJHVLQGHNL�LNL�NDWOÕ�LQWHJUDOLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. D� E|OJHVL�� ùHNLO� �.5¶GH� J|VWHULOGL÷L� JLEL� ELU G�úH\� EDVLW� E|OJH olup, y-HNVHQLQH� SDUDOHO� úHULWOHUGHQ�ROXúWX÷X�G�ú�Q�O�UVH

3 2

1 / 2

( , )x

D x

f x y dxdy xydy dx

=

∫∫ ∫ ∫

\D]DELOLUL]��gQFH��LoWHNL�LQWHJUDOL�DOÕUVDN

23 2 32

1 / 2 1 / 2

3 22

1

3 333

1 1

1

2

1(4 )

2 4

1 15 15)

2 4 8

xx

D x x

xydxdy xydy dx xy dx

xx x dx

xdx x dx

= =

= −

= =

∫∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

elde ederiz. Buradan da

Page 77: Ileri Matematik II

164

333 4

11

4 4

15 15

8 32

15 15 75(3 1 ) 80

32 32 2

D

xydxdy x dx x= =

= − = × =

∫∫ ∫

sonucunu elde ederiz. Örnek 2. x y

z e+= fonksiyonunun,

{ } 2( , ) 2 , 0 2D x y y x y y R= ≤ ≤ ≤ ≤ ⊂

EDVLW�\DWD\�E|OJHVLQGHNL�LNL�NDWOÕ�LQWHJUDOLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. D�E|OJHVL��EDVLW�\DWD\�E|OJH�RODUDN�WDQÕPODQGÕ÷ÕQGDQ

22

0

y

x y x y

D y

e dxdy e dx dy+ +

=

∫∫ ∫ ∫

yazabiliriz. Buna göre

22 22

0 0

223 2 3 2

00

6 4

6 4

1 1( ) ( )

3 2

1 1 1 1( ) ( )3 2 3 2

1 1 1

3 2 6

yy

x y x y x y

yD y

y y y y

e dxdy e dx dy e dy

e e dy e e

e e

e e

+ + +

= =

= − = −

= − − −

= − +

∫∫ ∫ ∫ ∫

sonucunu elde ederiz.

Örnek 3. D bölgesi, 2y x= parabolü ile 2y x= �GR÷UXVX�DUDVÕQGD�NDODQ�E|OJH�ROGX÷XQD�J|UH,

2 1z x y= + − fonksiyonunun D bölgesindeki LNL�NDWOÕ�LQWHJUDOLQL�basit yatay bölge formülü ile

KHVDSOD\ÕQÕ]�

Çözüm. 2y x= parabolü ile 2y x= � GR÷UXVXQXQ� NHVLP� QRNWDODUÕ (0,0) ve (2,4)’tür. D

E|OJHVLQL��ùHNLO�4��¶GD�J|U�OG�÷��JLEL�ELU�EDVLW�\DWD\�E|OJH�RODUDN�GLNNDWH�DOÕUVDN

Page 78: Ileri Matematik II

165

4

0 / 2

(2 1) (2 1)y

D y

x y dxdy x y dx dy

+ − = + −

∫∫ ∫ ∫

yazabiliriz. Buna göre

42

/ 20

4 2 23/ 2 1/ 2

0

4 23/ 2 1/ 2

0

43 2 5/ 2 3/ 2

0

3 2 5/ 2 3/ 2

(2 1) ( )

( ) ( )4 2 2

3 3

4 2

3 2 2( )

4 4 5 3

4 3 4 2 4 2 4

4 4 5 364 16

16 125 3

52

15

y

yD

x y dxdy x xy x dy

y y yy y y dy

y yy y dy

y y y y

+ − = + −

= + − − + −

= − + + −

= − + + −

× × ×= − + + −

= − + + −

=

∫∫ ∫

VRQXFXQD�XODúÕUÕ]��(÷HU, D bölgesi, ùHNLO�4.7’deki gibi bLU�EDVLW�G�úH\�E|OJH�RODUDN�VHoLOirse, bu durumda da

2

2

2 2

0

22 2

0

2 42 2 3 2

0

2 43 2

0

25 4 32

0

5 4 32

(2 1) (2 1)

(2 )2

(4 2 2 ) (2 )2

( 2 7 2 )2

7

10 2 3

2 2 7 22

10 2 316 56

125 3

52

15

x

D x

x

x

x y dxdy x y dy dx

yxy y dx

xx x x x x dx

xx x x dx

x x xx

+ − = + −

= + −

= + − − + −

= − − + −

= − − + −

×= − − + −

= − + −

=

∫∫ ∫ ∫

Page 79: Ileri Matematik II

166

D\QÕ�VRQXo�elde edilirdi. Bu örnekten�GH�J|U�OG�÷��JLEL��øNL�NDWOÕ�ELU�LQWHJUDOLQ�KHVDSODQPDVÕ�VÕUDVÕQGD��LQWHJUDQGÕQ�D�WDQÕP�N�PHVLni, integral hesaEÕ�daha kolay yapPDN�DPDFÕ\OD��G�úH\�ya da yatay basit bölge olarak alabiliriz. Teorem 4. ( 1, 2,..., )

iD i n= ’ler, VÕQÕU�oL]JLOHUL�KDULo�ROPDN��]HUH� LNLúHU�LNLúHU�DUDNHVLWOHUL�ERú�

küme olan bölgeler ve

1

n

i

i

D D=

=* (13)

olmak �]HUH�H÷HU�� ( , )z f x y= fonksiyonu, ( 1,2,..., )

iD i n= alt bölgelerinin her birindH�WDQÕPOÕ�

ve sürekli ise

1 2

( , ) ( , ) ( , ) ... ( , )nD D D D

f x y dxdy f x y dxdy f x y dxdy f x y dxdy= + + +∫∫ ∫∫ ∫∫ ∫∫ (14)

olur. øVSDW. ( , )

D

f x y dxdy∫∫

integralinin, D bölgesi ile ( , )f x y �\�]H\L�DUDVÕQGD�NDODQ�FLVPLQ�KDFPL�ROGX÷X�G�ú�Q�O�UVH��EX�hacmin, (14) deki gibi, arakesitlerL�ERú�N�PH�RODQ�n� WDQH�FLVPLQ�KDFLPOHUL� WRSODPÕ�úHNOLQGH�\D]ÕODELOHFH÷L�NROD\FD�DQODúÕOÕU� 7HRUHP� �� JHUH÷LQFH�� ELU� LNL� NDWOÕ� LQWHJUDO� KHVDSODQÕUNHQ�� LQWHJUDQG� E|OJHVL�� DUDNHVLWOHUL� ERú�N�PH�RODQ�VRQOX�VD\ÕGD�EDVLW�E|OJHQLQ�ELUOHúLPL�RODUDN�G�ú�Q�OHELOLU��ùLPGL�EXQD�ELU�|UQHN�verelim. Örnek 4. D�WDQÕP�E|OJHVL�� 2y x= 6y x= − + �GR÷UXODUÕ�LOH�x ��GR÷UXVXQXQ�EHOLUOHGL÷L�E|OJH�olmak üzere

D

xydxdy∫∫

LQWHJUDOLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. ùHNLO�4.8’de göU�OG�÷���]HUH

1 2D D D= ∪ ve 1 2D D∩ = ∅ �ROGX÷XQGDQ

Page 80: Ileri Matematik II

167

1 2D D D

xydxdy xydxdy xydxdy= +∫∫ ∫∫ ∫∫

olur. Her iki bölge de,�úHNLOGH�J|VWHULOGL÷L�JLEL,�EDVLW�G�úH\�E|OJHOHU�RODUDN�GLNNDWH�DOÕQÕUVD

2 2 6 6

0 0 2 0

2 62 62 2

0 20 0

2 6 23

0 2

2 64 43 2

0 2

4 43 2 3 2

( ) ( )2 2

( 6)2

2

1( 4 3 )

2 2 4

1 6 28 ( 4 6 3 6 ) ( 4 2 3 2 )

2 4 4

18 ( 432 16) 216

2

x x

D

x x

xydxdy xydy dx xydy dx

xy xydx dx

x xx dx dx

x xx x

− +

− +

= +

= +

− += +

= + − +

= + − × + × − − × + ×

= + − − = −

∫∫ ∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

∫ ∫

sonucunu elde ederiz. �����øNL�.DWOÕ�øQWHJUDOOHULQ�'L÷HU�g]HOOLNOHUL i) ( , )f x y ve ( , )g x y ’ler, D�E|OJHVLQGH� WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL� LNL� IRQNVL\RQ�YH�h ile k keyfi iki

sabit olmak üzere

[ ]( , ) ( , ) ( , ) ( , )D D D

hf x y kg x y dxdy h f x y dxdy k g x y dxdy+ = +∫∫ ∫∫ ∫∫ (1)

olur. ii)�(÷HU�'�E|OJHVLQLQ�KHU�\HULQGH� ( , ) ( , )f x y g x y≤ ise

( , ) ( , )D D

f x y dxdy g x y dxdy≤∫∫ ∫∫ (2)

HúLWVL]OL÷L�VD÷ODQÕU� iii) (øNL� .DWOÕ� øQWHJUDO� KHVDEÕQ� RUWDODPD� GH÷HU� WHRUHPL). ( , )f x y fonksiyonunun, D

bölgesindeki en N�o�N�YH�HQ�E�\�N�GH÷HUOHUL��VÕUDVÕ\OD�m ve M ve D�E|OJHVLQLQ�DODQÕ�A olmak üzere,

( , )D

mA f x y dxdy MA< <∫∫ (3)

Page 81: Ileri Matematik II

168

HúLWVL]OLNOHUL� \D]ÕODELOHFH÷LQGHQ ve ( , )f x y � V�UHNOL� ELU� IRQNVL\RQ� ROGX÷XQGDQ�� |÷OH� ELU�0 0( , )x y D∈ �QRNWDVÕ�EXOXQDELOLU�NL, bu nokta için

0 0( , ) ( , )D

f x y dxdy f x y A=∫∫ (4)

ya da

0 0

1( , ) ( , )

D

f x y f x y dxdyA

= ∫∫ (5)

\D]ÕODELOLU��%XUDGD, 0 0( , )f x y ’nin

0 0( , )m f x y M< < (6)

HúLWVL]OL÷LQL�VD÷OD\DQ�ELU�VD\Õ�ROGX÷XQD�GLkkat edilmelidir. (5) ile verilen 0 0( , )f x y �GH÷HULQH��

( , )f x y fonksiyonunun, D�E|OJHVLQGHNL�RUWDODPD�GH÷HUL�GHQLU� iv) ( , )f x y , D�E|OJHVLQGH�WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�ELr fonksiyon olmak üzere

( , ) ( , )D D

f x y dxdy f x y dxdy≤∫∫ ∫∫ (7)

HúLWVL]OL÷L�YDUGÕU. v) D�E|OJHVLQLQ�DODQÕ�A ise, ( , ) 1f x y = �DOÕQarak,

D

A dxdy= ∫∫ (8)

elde edilir. Örnek 1. 2 2( , )f x y x y= + fonksiyonunun, 0, 2, 0, 1x x y y= = = = � GR÷UXODUÕ ile

belirlenen D�E|OJHVL��]HULQGHQ�RUWDODPDVÕQÕ�EXOXQX]�

Çözüm. 0 0( , )x y D∈ olmak üzere, 2 2( , )f x y x y= + fonksiyonunun, söz konusu bölgedeki

RUWDOD�GH÷HUL� 0 0( , )f x y olsun. Bu durumda, LNL�NDWOÕ�LQWHJUDO�KHVDEÕQ�RUWDODma�GH÷HU�WHRUHPL�JHUH÷LQFH�

0 0

1( , ) ( , )

D

f x y f x y dxdyA

= ∫∫

yazabiliriz. D�E|OJHVLQLQ�DODQÕ

Page 82: Ileri Matematik II

169

22 brA =

ROGX÷XQD�J|UH

1 22 2

0 0

0 0

21 132 2

0 00

1 1( , ) ( , ) ( )

2

1 1 8( ) ( 2 )

2 3 2 3

D

f x y f x y dxdy x y dx dyA

xxy dy y dy

= = +

= + = +

∫∫ ∫ ∫

∫ ∫

13

0 0

0

1 8 2 1 8 2 5( , ) ( ) ( )

2 3 3 6 3 3 9

y yf x y = + = + =

elde edilir. O halde, D bölgesinde

2 20 0 0 0

5( , )

9f x y x y= + =

GHQNOHPLQL�VD÷OD\DQ�QRNWDODUda yani, merkezi (0,0) YH�\DUÕoDSÕ� 5 / 3r = olan çemberin, D

E|OJHVL� LoHULVLQGH� NDODQ� \D\Õ� �]HULQGHNL� QRNWDODUÕQ� KHSVLQGH, 2 2( , )f x y x y= + fonksiyonu

RUWDODPD�GH÷HULQH�VDKLSWLU�YH�EX�GH÷HU����¶GXU�� Not: Bir fonksiyon, belli bir D� E|OJHVLQGHNL� RUWDODPD� GH÷HULQL� E|OJHQLQ� \DOQÕ]FD� ELU�QRNWDVÕQGD�DODELOHFH÷L�JLEL��\XNDUÕGDNL�|UQHNWH�ROGX÷X�JLEL��E|OJHQLQ�ELUGHQ�çok noktaVÕQGD�da alabilir. Örnek 2. ùHNLO 4.9’da verilen D� E|OJHVLQLQ� DODQÕQÕ�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. Önce GR÷UXQXQ�GHQNOHPLQL�EXODOÕP�

1 22 2

x yy x+ = ⇒ = +

−.

ùLPGL�GH�SDUDERO�LOH�GR÷UXQXQ�NHVLP�QRNWDODUÕQÕ�EXODOÕP�� 3DUDERO�YH�GR÷UX�IRQNVL\RQODUÕQÕ�HúLWOHUVHN

2 2

1 2

2 2 0 ( 1)( 2) 0

1, 2

x x x x x x

x x

= + ⇒ − − = ⇒ + − =⇒ = − =

elde ederiz. O halde, NHVLP�QRNWDODUÕ��VÕUDVÕ\OD�A(-1, 1) ve (2,4)’d�U��%XQD�J|UH��EDVLW�G�úH\�E|OJH�RODUDN�GLNNDWH�DOÕUVDN�D�E|OJHVLQLQ�DODQÕ�

Page 83: Ileri Matematik II

170

2

2

2 2 2 22 2

1 1 1

22 3 2 3 2 3

1

( 2 )

2 2 ( 1) ( 1) 72 ( 2 2 ) ( 2 ( 1) )

2 3 2 3 2 3 2

xx

x

D x

A dxdy dy dx y dx x x dx

x xx

++

− − −

= = = = + −

− −= + − = + × − − + × − − =

∫∫ ∫ ∫ ∫ ∫

olur. 4.4��øNL�.DWOÕ�øQWHJUDOOHUGH�'H÷LúNHQ�'H÷LúWLULOPHVL��%|OJH�'|Q�ú�POHUL� uv-düzleminde bir B bölgesinin�� ùHNLO� 4.10�D�¶GD� J|VWHULOGL÷L� JLEL� koordinat eksenlerine SDUDOHO�GR÷UXODUOD�VRQVX]�SDUoDODQÕúÕ�ile bu SDUoDODQÕúÕQ�ELU� K L M N′ ′ ′ ′ �DODQ�HOHPDQÕQÕ�GLNNDWH�DODOÕP��uv-düzleminden, xy-dü]OHPLQH�ELU�E|OJH�G|Q�ú�P�

( , )

( , )

x x u vT

y y u v

=≡ =

(1)

G|Q�ú�P� IRUP�OOHUL� LOH� YHULOVLQ�� uv-düzlemindeki bir B bölgesi, T� G|Q�ú�P�� LOH� xy-düzlemindeki bir D bölgesine ve K L M N′ ′ ′ ′ alan elemDQÕ�GD�KLMN�DODQ�HOHPDQÕQD�G|Q�úV�Q� ùHNLO�4.10(b)’de, K�QRNWDVÕQÕQ�NRRUGLQDWODUÕ� ( , ) ( ( , ), ( , ))K x y K x u v y u v= olsun. Bu durumda,

SDUoDODQÕúÕQ� VRQVX]� ROPDVÕ� QHGHQL\OH� LNLQFL� PHUWHEHGHQ� W�UHYOHUL� LoHUHQ� WHULPOHUL� LKPDO�edersek, L, ve N� QRNWDODUÕQÕQ� NRRUGLQDWODUÕQÕ�� VÕUDVÕ\OD, ( , )

x yL x dv y dv

v v

∂ ∂+ +

∂ ∂ ve

( , )x y

N x du y duu u

∂ ∂+ +

∂ ∂� úHNOLQGH� \D]DELOLUL]� KLMN� DODQ�HOHPDQÕQÕQ� DODQÕ� dA , KLN üçgen

DODQÕQÕQ� LNL� NDWÕGÕU�� KLN� �oJHQLQLQ� DODQÕ�� N|úHOHULQLQ� \XNDUÕGD� YHUGL÷LPL]� NRRUGLQDWODUÕ�cinsinden

Page 84: Ileri Matematik II

171

1

1

1

x y

x ydA x dv y dv

v v

x yx du y du

u u

∂ ∂= + +

∂ ∂∂ ∂

+ +∂ ∂

(2)

úHNOLQGH�LIDGH�HGLOHELOLU��'HWHUPLQDQW�DoÕOÕU�YH�G�]HQOHQLUVH

x y x y

dA dudv J dudvu v v u

∂ ∂ ∂ ∂= − =

∂ ∂ ∂ ∂ (3)

elde edilir. Burada J, T�G|Q�ú�P�Q�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ olup

( , )

( , )

x y

x y u uJ

x xu v

v v

∂ ∂∂ ∂ ∂= =

∂ ∂∂∂ ∂

(4)

ED÷ÕQWÕVÕ\OD�WDQÕPODQÕU��ùLPGL��D�E|OJHVLQGH�WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�ELU� ( , )z f x y= fonksiyonunun

LNL� NDWOÕ� LQWHJUDOLQL� �VRQVX]� SDUoDODQÕúÕQ�� x- ve y-HNVHQOHULQH� SDUDOHO� GR÷UXODUOD� \DSÕOGÕ÷Õ�GXUXP��GLNNDWH�DODOÕP�YH�EX�LQWHJUDOL

( , )D

I f x y dxdy= ∫∫ (5)

LOH�J|VWHUHOLP��+DOEXNL��ùHNLO�4.10�E�¶GHNL�SDUoDODQÕúÕ�GLNNDWH�DOGÕ÷ÕPÕ]GD��I integralini

( ( , ), ( , ))B

I f x u v y u v dA= ∫∫ (6)

úHNOLQGH�\D]PDPÕ]�JHUHNLU��%XUDGD�dA��ùHNLO�4.10�E�¶GH�J|VWHULOHQ�VRQVX]�SDUoDODQÕúÕQ�DODQ�elHPDQÕQÕQ�DODQÕ�ROXS�����IRUP�O��LOH�EHOOLGLU��2�KDOGH������LIDGHVLQL��6)’da yerine yazar ve (5) LOH�HúLWOL÷LQL�GLNNDWH�DOÕUVDN��LNL�NDWOÕ�LQWHJUDO�LoLQ�GH÷LúNHQ�GH÷LúWLUPH�IRUP�O��GHGL÷LPL]

( , ) ( ( , ), ( , ))D B

I f x y dxdy f x u v y u v J dudv= =∫∫ ∫∫ (7)

ED÷ÕQWÕVÕQÕ� HOGH� HGHUiz. Sonuç olarak, H÷HU�� LNL� NDWOÕ� ELU� LQWHJUDOGH,� ���� LOH� YHULOGL÷L� JLEL�( , ) ( , )x y u v→ �úHNOLQGH�ELU�GH÷LúNHQ�GH÷LúLPL�\DSÕODFDNVD� dxdy yerine dudv �GH÷LO� J dudv

\D]ÕOPDOÕGÕU� Örnek 1. D bölgesi, 1, 2, 2, 1x y x y x y x y+ = + = − = − = �GR÷UXODUÕ�LOH�YHULOPHNWHGLU��

Page 85: Ileri Matematik II

172

u x y

v x y

= += −

G|Q�ú�P�IRUP�OOHUL�LOH�D bölgesi, uv-düzlemindeki bir B�E|OJHVLQH�G|Q�úW�U�OPHNWHGLU��%XQD�göre

2( )D

I x y dxdy= −∫∫

integralini, yeni GH÷LúNHQOHU�FLQVLQGHQ�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. D� E|OJHVL� �ùHNLO� 4.11(a)), u x y= + , v x y= − � G|Q�ú�POHUL� DOWÕQGD�� ùHNLO�4.10(b)’deki B�E|OJHVLQH�G|Q�ú�U��%XQD�J|UH��G|Q�ú�P�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ

( , ) 1 1 1

( , ) 1 1( , ) 2( , ) 1 1

x yJ

u vu v

x y

∂= = = = −

∂∂∂ −

ROGX÷XQGDQ

2 2

2 2 2 22 22 2 2 3

1 11 1 1 1

( )

1 1 1 1 7( )

2 2 2 6 6

D B

I x y dxdy v J dudv

v dudv v u dv v dv v

= − =

= = = = =

∫∫ ∫∫

∫ ∫ ∫ ∫

sonucu elde edilir.� øQWHJUDOL��GH÷LúNHQ�GH÷LúWLUPH�LúOHPLQL�X\JXODPDGDQ�GR÷UXGDQ�D bölgesi �]HULQGHQ�KHVDSODPD\D�oDOÕúDUDN��X\JXQ�ELU�úHNLOGH�\DSÕODQ�GH÷LúNHQ�GH÷LúWLUPHQLQ�VD÷ODGÕ÷Õ�kola\OÕN�J|U�OHELOLU�

Page 86: Ileri Matematik II

173

4.4. Uçlak Koordinatlarda øNL�.DWOÕ�øQWHJUDOOHU

'LN� NRRUGLQDWODUGD� WDQÕPOÕ� ELU� ( , )f x y fonksiyonunun, 2D R⊂ � E|OJHVL� �]HULQGHQ� LNL� NDWOÕ�

LQWHJUDOLQL� GLNNDWH� DODOÕP�� %D]HQ�� EX� LQWHJUDOLQ� KHVDEÕ� XoODN� NRRUGLQDWODrda oldukça kolay olabilir. Böylesi durumda, integrale

cos

sin

x r

y r

θθ

= =

(1)

%XUDGD��GLN�NRRUGLQDW�VLVWHPLQLQ�RULMLQL��XoODN�NRRUGLQDW�VLVWHPLQLQ�XoODN�QRNWDVÕ�YH�x-ekseni GH� XoODN� HNVHQL� RODUDN� VHoLOPLúWLU�� '�]OHPLQ� KHU� KDQJL� ELU� QRNWDVÕQÕ� GLNNDWH� DOGÕ÷ÕPÕ]GD��XoODN� QRNWDVÕQÕ�� V|]� NRQXVX� QRNWD\D� ED÷OD\DQ� \DUÕoDS� YHNW|U�Q�Q� E�\�NO�÷�� r� YH� \DUÕoDS�YHNW|U�Q�Q��XoODN�HNVHQL�LOH�SR]LWLI�\|QGH�\DSWÕ÷Õ�DoÕ�GD�θ ¶GÕU��%|\OHFe, D bölgesi üzerinden LNL�NDWOÕ�LQWHJUDOi, uçlak koordinatlarda,

( , ) ( ( , ), ( , ))D D

I f x y dxdy f x r y r dAθ θ= =∫∫ ∫∫ (2)

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]��Burada, dA, XoODN�NRRUGLQDWODUGD�VHoLOHQ�DODQ�HODPDQÕQÕQ�DODQÕGÕU��8oODN�NRRUGLQDWODUGD�DODQ�HODPDQÕ�� sabitr = ve =sabitθ �H÷ULOHUL�LOH�ROXúWXUXOXU��ùHNLO��������ùLPGL�dA¶QÕQ�GH÷HULQL�KHVDSOD\DOÕP��ùHNLO����2’deki KLMN�DODQ�HOHPDQÕQÕ�GLNNDWH�DODOÕP��%X�DODQÕQ�DOW�YH��VW�NHQDUODUÕ�VÕUDVÕ\OD�r ve r+dr�\DUÕoDSOÕ�oHPEHU�\D\ODUÕ�YH�NHQDUODUÕ�GD�VÕUDVÕ\OD�θ ve

dθ θ+ �GR÷UXODUÕQGDQ�ROXúPDNWDGÕU� Böylece, sonsuz parçalanma durumunda bir dikdörtgen

RODUDN�G�ú�QHELOHFH÷LPL]�./01�DODQ�HOHPDQÕQÕQ�DODQÕ

dA rdrdθ= (3) olur. (÷HU��(3) ile verilen DODQ�HODPDQÕQÕ, (2) integralinde yerine yazarsak

( , ) ( ( , ), ( , ))D D

I f x y dxdy f x r y r rdrdθ θ θ= =∫∫ ∫∫ (4)

LQWHJUDO�G|Q�ú�P�IRUP�O�nü elde ederiz. Burada

Page 87: Ileri Matematik II

174

( , )

( , )r

r

x xx yJ r

y yr

θ

θθ∂

= = =∂

(5)

ROGX÷X�NROD\FD�J|VWHULOHELOLU��(÷HU��DODQ�HODPDQÕ�� a r b≤ ≤ ve α θ β≤ ≤ için tüm D�DODQÕQÕ WDUDPÕú�ROXUVD������LOH�YHULOHQ�LQWHJUDOL��DUGÕúÕN�LQWHJUDOOHU�FLQVLQGHQ

( ( , ), ( , )) ( ( , ), ( , ))

( ( , ), ( , ))

b

D a

b

a

f x r y r rdrd f x r y r rdr d

f x r y r rd dr

β

α

β

α

θ θ θ θ θ θ

θ θ θ

=

=

∫∫ ∫ ∫

∫ ∫ (6)

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]�

Örnek 1. 8oODN�NRRUGLQDWODU�\DUGÕPÕ\OD� ( ){ }, 1 2, 0 2D x y x y x= ≤ ≤ ≤ ≤ bölgesi üzerinden

2 2

D

y x y dxdy+∫∫

LQWHJUDOLQL�KHVDSOD\ÕQÕ] (atan(2)=1.1071 rad=63o.435). Çözüm. ùHNLO� ���3¶GHQ� J|U�OHFH÷L� �]HUH�D bölgesi, y=0 ve y=2x� GR÷UXODUÕ� LOH� x=1 ve x �� GR÷UXODUÕ�WDUDIÕQGDQ� VÕQÕUODQPÕúWÕU�� .DUWH]\HQ� YH� XoODN�koordinatlDU�DUDVÕQGD��

cos

sin

x r

y r

θθ

==

ya da

2 2 , tany

r x yx

θ= + =

G|Q�ú�P� IRUP�OOHUL� ROGX÷XQD� J|UH�� D bölgesinin XoODN�NRRUGLQDWODUGDNL�VÕQÕUODUÕ�LoLQ�

0 tan 2 0 1.1071radθ θ≤ ≤ ⇒ ≤ ≤ ve 1 2

cos cosr

θ θ≤ ≤

yazabiliriz. Uçlak koordinaWODUD� G|Q�ú�PGH� -DFREL� GHWHUPLQDQWÕ� J r= � ROGX÷XQdan aranan

integral

Page 88: Ileri Matematik II

175

1.1071 2/ cos 1.1071 2/ cos2 2 2 3

0 1/ cos 0 1/ cos

1.10712/ cos4

1/ cos0

1.1071

4 40

1.1071

40

sin sin

1sin ( )

4

1 16 1sin ( )

4 cos cos

15 sin

4 cos

D

y x y dxdy r r rdr d r dr d

r d

d

d

θ θ

θ θ

θ

θ

θ θ θ θ

θ θ

θ θθ θ

θθ

θ

+ = =

=

= −

=

∫∫ ∫ ∫ ∫ ∫

olur. Burada, cosu θ= �GH÷LúNHQ�GH÷LúWLUPHVL�\DSDUak da

2 2

4 3

1.1071

30

15 5 1

4 4

5 1 5(11.1803 1)

4 cos 4

12.7254

D

duy x y dxdy

u u

θ

+ = − =

= = −

=

∫∫ ∫

VRQXFXQD�XODúÕUÕ]� Örnek 2. D bölgesi, 2 22 6 5 1x xy y+ + = �HOLSVL�LOH�WDQÕPODQGÕ÷ÕQD�J|UH

2x u v

y u v

= −= − +

G|Q�ú�P�IRUP�OOHUL�\DUGÕPÕ\OD

2 22 6 5D

x xy y dxdy+ +∫∫

LQWHJUDOLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. $QDOLWLN�JHRPHWULGHQ�ELOLQGL÷L��]HUH��NDUWH]\HQ�NRRUGLQDtlarda genel konik denklemi

2 22 2 2 0Ax Bxy Cy Dx Ey F+ + + + + =

úHNOLQGHGLU��.RQL÷LQ�DVDO�HNVHQLQLQ��x-HNVHQL�LOH�SR]LWLI�\|QGH�\DSWÕ÷Õ�θ �DoÕVÕ

2

tan 2B

A Cθ =

ED÷ÕQWÕVÕ�LOH�YHULOLU��$úD÷ÕGD�YHULOHQ�d ve D determinantlarÕ�NRQL÷LQ�W�U�Q��EHOLUOHU�

Page 89: Ileri Matematik II

176

,

A B DA B

d D B C EB C

D E F

= = .

Buna göre, konikleri�úX�úHNLOGH�VÕQÕIODQGÕUDELOLUL]�

D<0 Hiperbol, D=0 .HVLúHQ�LNL�GR÷UX���+LSHUEROLN�GR÷UXODU�, d<0 D>0 Hiperbol, D<0 Parabol, D=0 3DUHOHO�LNL�'R÷UX, d=0 D>0 Parabol, D<0 Elips, D=0 Nokta, d>0 D>0 Sanal elips.

gUQH÷LPL]H�G|QHUVHN

2 3 02 3

1 0, 3 5 0 1 03 5

0 0 1

d D= = > = = − <−

ROGX÷XQGDQ� 2 22 6 5 1x xy y+ + = ifadesi bir elips göstermektedir. Söz konusu elipsin asal

ekseninin, x-HNVHQL�LOH�SR]LWLI�\|QGH�\DSWÕ÷Õ�θ �DoÕVÕ ise

2 6

tan 2 22 5

B

A Cθ = = = −

− −

LOH� EHOOLGLU�� %X� KDWÕUODWPDODUGDQ� VRQUD� SUREOHPLQ� o|]�P�QH� JHOHOLP� D� E|OJHVL�� ùHNLO�����D¶GDNL�JLEL�ELU�HOLSWLN�E|OJHGLU��(÷HU�YHULOHQ�HOLSV�GHQNOHPLQH�LOJLOL�G|Q�ú�P�IRUP�OOHULQL�uygularsak

2 2

2 2

2 2 2 2 2 2

2 2

2 6 5 1

2(2 ) 6(2 )( ) 5( )

(8 8 2 ) ( 12 18 6 ) (5 10 5 )

1

x xy y

u v u v u v u v

u uv v u uv v u uv v

u v B

+ + = ⇒

− + − − + + − + =

= − + + − + − + − +

= + = ≡

elde ederiz. O halde, xy-düzlemindeki D eliptik bölgesi, uv-düzleminde birim çemberin EHOLUOHGL÷L�B bölgesine G|Q�úPHNWHGLU��ùHNLO�����E���'|Q�ú�P�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ�LVH

2 1( , )

11 1( , )

u v

u v

x xx yJ

y yu v

−∂= = = =

−∂

Page 90: Ileri Matematik II

177

dir. O halde,

2 2 2 22 6 5D B

x xy y dxdy u v dudv+ + = +∫∫ ∫∫

yazabiliriz.�ùLPGL�GH�XoODN�NRRUGLQDWODUD�G|Q�ú�P�\DSDUVDN� �-DFREL�GHWHUPLQDQWÕQÕQ� J r=

ROGX÷X�GLNNDWH�DOÕQÕUVD�

2 2 2 2 2

2 12 2

0 0

12 23

0 00

2 6 5

1 2

3 3 3

D B B

B

x xy y dxdy u v dudv r rdrd

r drd r dr d

rd d

π

π π

θ

θ θ

πθ θ

+ + = + =

= =

= = =

∫∫ ∫∫ ∫∫

∫∫ ∫ ∫

∫ ∫

elde edilir. Örnek 3. 1 cosr θ= + � NDUGL\RGLQLQ� GÕúÕQda ve r �� oHPEHULQLQ� LoLQGH� NDODQ� E|OJHQLQ� DODQÕQÕ�bulunuz. Çözüm. %HOLUWLOHQ� E|OJH� ùHNLO� ����¶GH�J|VWHULOPLúWLU� Buna göre�WDUDOÕ�bölgenin DODQÕ�

Page 91: Ileri Matematik II

178

31 22

12

1 cos1 cos 0

2

3

22

2

3

22

2

3

2

2

2

0

1

2

11 (1 cos )

2

12cos cos

2

1 12cos (1 cos 2 )

2 2

1 1 12cos cos 2 )

2 2 2

1 1 12sin sin 2

2 2 4

D

A rdrd rdr d r d

d

d

d

d

ππ

θπ θ

π

π

π

π

π

π

π

θ θ θ

θ θ

θ θ θ

θ θ θ

θ θ θ

θ θ θ

++

= = =

= − +

= − +

= − + +

= − + +

= − + +

∫∫ ∫ ∫ ∫

∫3

2

2

1 3( 2 0) (2 0)

2 4 4

1 4( 4 )

2 2

π

π

π π

ππ

= − − + + − + + −

= − − + =

olur. 4.5. øQFH�%LU�/HYKDQÕQ�.�WOHVL xy-düzleminde verilen bir D bölgesiQL�E|OJ�OHUH�D\ÕUDOÕP��D�E|OJHVLQLQ�DODQÕ�A ve bölgülerin DODQÕ� GD� ( 1,2,..., )

iA i n∆ = � ROVXQ�� %|OJ�OHULQ� KHU� ELULQLQ� Lo� NÕVPÕQGDNL� KHU� KDQJL� ( , )

i ix y

QRNWDODUÕQÕ�GLNNDWH�DODOÕP�YH�EX�QRNWDODUGDNL�\R÷XQOXNODUÕ� ( , )i i

x yρ ile gösterelim. (÷HU��i-ci

bölgünün kütlesini i

M∆ ile gösterirsek

( , )

i i i iM x y Aρ∆ = ∆ (1)

úHNOLQGH�LIDGH�HGHELOLUL]��%|OJ��VD\ÕVÕQÕQ�VRQVX]�ROPDVÕ�GXUXPXQGD��H÷HU�

1

lim ( , )n

i i in

i

x y Aρ→∞

=

∆∑ (2)

limiti sonlu ELU� VD\Õ\D� \DNÕQVÕ\RUVD� EX� OLPLWH, D� E|OJHVLQL� NDSVD\DQ� LQFH� OHYKDQÕQ� N�WOHVL�denir. O halde, iNL�NDWOÕ�LQWHJUDO�WDQÕPÕQGDQ�\DUDUODQDUDN�söz konusu lHYKDQÕQ�N�WOHVLQL

Page 92: Ileri Matematik II

179

( , )D

M x y dxdyρ= ∫∫ (3)

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]. Örnek 1. D bölgesi x=0, x=2, y=0 ve y ��GR÷UXODUÕ� LOH�EHOLUOHQHQ�LQFH� OHYKD�ROXS�� OHYKDQÕQ�\R÷XQOX÷X��y-HNVHQLQH�X]DNOÕNOD�GR÷UX�RUDQWÕOÕGÕU��/HYKDQÕQ�N�WOHVLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm��2UDQWÕ� NDWVD\ÕVÕ� k olmak üzere, bölge içerisindeki her hangi bir (x,y�� QRNWDVÕQGDNL�\R÷XQOX÷X

( , )x y kxρ =

úHNOLQGH�LIDGH�HGHELOLUL]��2�KDOGH��V|]�NRQXVX�OHYKDQÕQ�N�WOHVL

22 2 2 2

0 0 0 0

2

0

( , )2

2 4

D

xM x y dxdy kxdxdy k dy

k dy k

ρ= = =

= =

∫∫ ∫ ∫ ∫

olur. Örnek 2. D bölgesi��PHUNH]OHUL�������QRNWDVÕQGD�EXOXQDQ�r=2 ve r ��\DUÕoDSOÕ�LNL�Hú�PHUNH]OL�dDLUH� DUDVÕQGD� NDODQ� E|OJH� ROXS�� E|OJH� LoHULVLQGHNL� \R÷XQOXN� RUMLQH� RODQ� X]DNOÕNOD� WHUV�RUDQWÕOÕGÕU��D�E|OJHVLQLQ�WDQÕPODGÕ÷Õ�LQFH�OHYKDQÕQ�N�WOHVLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm�� '� E|OJHVL� ùHNLO� ����¶GD� J|VWHULOGL÷L� JLELGLU��ùLPGL��D bölgesini kapsayan ince levKD\Õ�GLNNDWH�DODOÕP��/HYKDQÕQ�� KHU� KDQJL� ELU� ( , )x y D∈ � QRNWDVÕQGDNL�\R÷XQOX÷X��N�RUDQWÕ�VDELWL�ROPDN��]HUH

2 21,k r x y

rρ = = +

úHNOLQGH�LIDGH�HGLOHELOLU��2�KDOGH��OHYKDQÕQ�N�WOHVL�LoLQ

2 2

( , )D D

kM x y dxdy dxdy

x yρ= =

+∫∫ ∫∫

yazabiliriz��8oODN�NRRUGLQDWODUD�G|�ú�P�\DSDU�YH� J r= �ROGX÷XQX�da KDWÕUODUVDN

Page 93: Ileri Matematik II

180

2 4 2 24

20 2 0 0

2 4D

kM rdrd k drd k r d k d k

r

π π π

θ θ θ θ π= = = = =∫∫ ∫ ∫ ∫ ∫

GH÷HULQL�HOGH�HGHUL]� 4.6. %LU�/HYKDQÕQ�0RPHQWL�YH�$÷ÕUOÕN�0HUNH]L Bir D� E|OJHVL� LOH� WDQÕPODQDQ� LQFH� ELU� OHYKDQÕQ�� NRRUGLQDW� HNVHQOerine göre momentleri, iki NDWOÕ�LQWHJUDOOHU�\DUGÕPÕ\OD�LIDGH�HGLOHELOLU��%XUDGD�KDUHNHW�QRNWDVÕ,�ELU�OHYKDQÕQ�KHU�KDQJL�ELU�HNVHQH�J|UH�WRSODP�PRPHQWLQLQ��OHYKD\Õ�ROXúWXUDQ�VRQVX]�E|OJ�GHNL�KHU�ELU�N�WOH�HOHPDQÕQÕQ�söz konusu eksene göre mementleri toplamÕQD�HúLW�ROGX÷XGXU��gQFHNL�NHVLPGH�ROGX÷X�JLEL�D E|OJHVLQLQ�ELU�E|OJ�V�Q��GLNNDWH�DODOÕP��i-FL�E|OJ�Q�Q�DODQÕQÕ� ( 1,2,..., )

iA i n∆ = ��\R÷XQOX÷XQX�

( , )i i

x yρ ile gösterir ve bölgü içerisindeki keyfi bir ( , )i i

x y noNWDVÕQÕ�GLNNDWH�DOÕUVDN��EX�N�WOH�HOHPDQÕQÕQ�x- ve y-HNVHQOHULQH�J|UH�PRPHQWOHUL��VÕUDVÕ\OD�

( , )

( , )x i i i i

y i i i i

M y x y A

M x x y A

ρρ

∆ = ∆ ∆ = ∆

(1)

úHNOLQGH� WDQÕPODQÕU��%|\OHFH�� VRQVX]�E|O�Q�ú��GLNNDWH�DOÕQDUDN��D� OHYKDVÕQÕQ� HNVHQOHU�J|UH�toplam momentleri için

( , )

( , )

x

D

y

D

M y x y dxdy

M x x y dxdy

ρ

ρ

=

=

∫∫

∫∫ (2)

LNL�NDWOÕ�LQWHJUDOOHULQL�HOGH�Hderiz. 7DQÕP� �� �$÷ÕUOÕN� 0HUNH]L�. Kütlesi M olan bir D� OHYKDVÕQÕQ�� x- ve y-eksenlerine göre PRPHQWOHUL��VÕUDVÕ\OD��Mx ve My olsun. M�N�WOHOL�QRNWDVDO�ELU�FLVPLQ�'�OHYKDVÕ\OD�D\QÕ� Mx ve My�PRPHQWOHULQH�VDKLS�ROPDVÕ�LoLQ�VDKLS�ROPDVÕ�JHUHNHQ�NRRUGLQDWODUÕQD�D�OHYKDVÕQÕQ�D÷ÕUOÕN�merkezi denir. %X� WDQÕPD� J|UH�� IL]LNVHO� ED]Õ� SUREOHPOHULQ� o|]�P�� VÕUDVÕQGD�� ELU�D� OHYKDVÕQÕ, istersek tüm N�WOHVL� D÷ÕUOÕN� PHUNH]LQGH� WRSODQPÕú� JLEL� dikkate� DODELOHFH÷LPL]� DQODúÕOÕU� O halde, a÷ÕUOÕN�PHUNH]LQLQ�NRRUGLQDWODUÕQÕ� ( , )x y �LOH�J|VWHULUVHN��7DQÕP���JHUH÷LQFH�

x

y

M My

M Mx

= =

(3)

\D�GD�����ED÷ÕQWÕODUÕQÕ�GD�GLNNDWH�DODUDN��D÷ÕUOÕN�PHUNH]LQLQ�NRRUGLQDWODUÕ�LoLQ

Page 94: Ileri Matematik II

181

1( , )

1( , )

D

D

x x x y dxdyM

y y x y dxdyM

ρ

ρ

= =

∫∫

∫∫ (4)

yazabiliriz. Burada, M’nin, D�OHYKDVÕQÕQ�N�WOHVL�ROGX÷XQX�YH önceki kesimin (3) nolu formülü LOH�YHULOGL÷LQL�KDWÕUODWDOÕP� Örnek 1. D�E|OJHVL��PHUNH]L�������QRNWDVÕQGD�RODQ�r ��\DUÕoDSOÕ�GDLUHQLQ��I. bölgedeki, dörtte ELUOLN�NÕVPÕ�ROGX÷XQD�J|UH��D�E|OJHVLQL�NDSVD\DQ�KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�LQFH�OHYKDQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]LQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. D� E|OJHVLQL� NDSVD\DQ� KRPRMHQ� \R÷XQOXNOX�� LQFH�OHYKDQÕQ��ùHNLO�������N�WOHVL

21( )

4 4M r

ππ ρ ρ= =

GLU�� ùLPGL� V|]� NRQXVX� OHYKDQÕQ�� D÷ÕUOÕN� PHUNH]LQLQ� x NRRUGLQDWÕQÕ�KHVDSOD\DOÕP�

1 4( , )

D D D

x x x y dxdy xdxdy xdxdyM M

ρρ

π= = =∫∫ ∫∫ ∫∫ .

(÷HU�XoODN�NRRUGLQDWODUD�JHoHUVHN

/ 2 12

0 0

/ 2/ 2

00

4 4cos cos

4 4 4cos sin

3 3 3

D

x r rdrd r dr d

d

π

ππ

θ θ θ θπ π

θ θ θπ π π

= =

= = =

∫∫ ∫ ∫

elde ederiz. Simetri nedeniyle de

4

3y

π=

ROGX÷X�DQODúÕOÕU��2�KDOGH,�V|]�NRQXVX�OHYKDQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]L� 4 4( , )3 3π π

�QRNWDVÕQGDGÕU��$\QÕ�OHYKDQÕQ�x-HNVHQLQH�J|UH�PRPHQWL�LVH�����YH�����ED÷ÕQWÕODUÕQGDQ�\DUDUODQÕODUDN

4( , )

4 3 3x

D

M y x y dxdy Myπ ρ

ρ ρπ

= = = =∫∫

Page 95: Ileri Matematik II

182

olarak elde edilir. Yine simetri nedeniyle, 3y

= �RODFD÷Õ�DoÕNWÕU� Örnek 2. D� E|OJHVL��PHUNH]L� ������ QRNWDVÕQGD� RODQ� r �� \DUÕoDSOÕ� oHPEHU� LOH�PHUNH]L� ������QRNWDVÕQGD�RODQ�r ��\DUÕoDSOÕ�oHPEHU�DUDVÕQGD�NDODQ�E|OJH�RODUDN� WDQÕPODQÕ\RU��D bölgesini kapsayan homojen \R÷XQOXNOX� LQFH� OHYKDQÕQ�� Mx ve My� PRPHQWOHUL� LOH� D÷ÕUOÕN� PHUNH]LQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. D� E|OJHVL� ùHNLO� ����¶GH� J|VWHULOGL÷L� JLELGLU��ùHNLOGHQ�GH�J|U�OHFH÷L�JLEL 1 2 3D D D D= ∪ ∪

ROGX÷XQGDQ��Mx momentini, bu üç alt bölgenin momentleri toSODPÕ�RODUDN

3

1

( , ) ( , )i

x

iD D

M y x y dxdy y x y dxdyρ ρ=

= =∑∫∫ ∫∫

úHNOLQGH� \D]DELOLUL]�� /HYKD� KRPRMHQ� \R÷XQOXNOX�ROGX÷XQGDQ� ( , )x yρ ρ= � DODUDN� YH� XoODN� NRRUGLQDWODUÕQÕ kullanarak

3 32

1 1

sin sini i

x

i iD D

M r rdrd r drdρ θ θ ρ θ θ= =

= =∑ ∑∫∫ ∫∫

yazabiliriz. 1D ve 2D �E|OJHOHUL�VLPHWULN�ROGX÷XQGDQ

1 2

1

2 sinx x

D

M M r drdρ θ θ= = ∫∫

ROXU��ùLPGL� 1D �E|OJHVLQLQ�VÕQÕUODUÕQÕ�EHOLUOH\HOLP��.�o�N�oHPEHULQ�GHQNOHPL

2 2 2 2

2

( 1) 1 ( cos ) ( sin 1) 1

2 sin 1 1 2sin

x y r r

r r r

θ θ

θ θ

+ − = ⇒ + − =

− + = ⇒ =

iken büyük çemberin denklemi r=2’dir. O halde,

1 2

1

/ 2 22 2

0 2sin

/ 2 2 / 222 3

2sin0 2sin 0

sin sin

sin sin3

x x

D

M M r drd r drd

r dr d r d

π

θ

π π

θθ

ρ θ θ ρ θ θ

ρρ θ θ θ θ

= = =

= =

∫∫ ∫ ∫

∫ ∫ ∫

Page 96: Ileri Matematik II

183

1 2

/ 23

0

/ 2 / 24

0 0

(8 8sin )sin3

8sin sin

3

x xM M d

d d

π

π π

ρ θ θ θ

ρ θ θ θ θ

= = − =

= −

∫ ∫

HOGH�HGHUL]��<DUÕP�DoÕ�IRUP�OOHUL�NXOODQÕODUDN

4 3 1 1sin cos 2 cos 4

8 2 8θ θ θ= − +

ROGX÷X�NROD\FD�J|VWHULOHELOLU��2�KDOGH�

1 2

/ 2 / 2

0 0

/ 2

0

8 3 1 1sin ( cos 2 cos 4 )

3 8 2 8

8 3 1 1cos sin 2 sin 4

3 8 4 32

8 3(1 )

3 16

x xM M d d

π π

π

ρ θ θ θ θ θ

ρ θ θ θ θ

πρ

= = − − +

= − − − +

= −

∫ ∫

HOGH�HGLOLU��ùLPGL�GH�OHYKDQÕQ� 3D �E|OJHVLQGHNL�NÕVPÕQÕQ�PRPHQWLQL�KHVDSOD\DOÕP

[ ]

3

3

3 / 2 22 2

0

3 / 2 2 3 / 222 3

00

3 / 23 / 2

sin 2 sin

22 sin sin

3

16 16sin cos

3 3

16 160 ( 1)

3 3

x

D

M r drd r drd

r dr d r d

d

π

π

π π

π π

ππ

ππ

ρ θ θ ρ θ θ

ρρ θ θ θ θ

ρ ρθ θ θ

ρ ρ

= =

= =

= = −

= − − − = −

∫∫ ∫ ∫

∫ ∫ ∫

Sonuç olarak, x-eksenine göre toplam moment

1 2 3

8 3 162 (1 )

3 16 3x x x xM M M M

π ρρ

πρ

= + + = × − −

= −

olur. /HYKDQÕQ�N�WOHVL

( )2 22 1 3M πρ πρ= − =

ROGX÷XQD�J|UH��D÷ÕUOÕN�PHUNH]LQLQ RUGLQDWÕ�LoLQ

Page 97: Ileri Matematik II

184

1

3 3x

My

M

πρπρ

= = − = −

GH÷HULQL� EXOXUX]�� 6LPHWUL� QHGHQL\OH�� 0x = � RODFD÷Õ� DoÕNWÕU�� 2� KDOGH�� V|]� NRQXVX� OHYKDQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]L� 1

(0, )3

− �QRNWDVÕQGDGÕU�

Örnek 3. siny x= , [ ]0,x π∈ �H÷ULVL�LOH�x-HNVHQL�DUDVÕQGD�NDODQ�KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�OHYKDQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]LQL�EXOXQX]� Çözüm�� ùHNLO� ����¶GDQ� J|U�OG�÷�� �]HUH��

siny x= �H÷ULVL� x π= �GR÷UXVXQD�J|UH�VLPHWULNWLU��Bu nedenle,

2x

π= ¶GLU�� ùLPGL�� y � GH÷HULQL�

EXOPD\D� oDOÕúDOÕP� Bunun için, (3) formüllerine göre D bölgesinin kütlesi ile x-eksenine göre PRPHQWLQL� KHVDSODPDPÕ]� JHUHNLU��gQFH� N�WOHVLQL�KHVDSOD\DOÕP�

sin

0 0

0 0

sin cos ( 1 1) 2 .

x

D

M dxdy dydx

xdx x

π

ππ

ρ ρ

ρ ρ ρ ρ

= =

= = − = − − − =

∫∫ ∫ ∫

ùLPGL�GH�D bölgesinin, x-HNVHQLQH�J|UH�PRPHQWLQL�KHVDSOD\DOÕP�

sin

0 0

2

0 0

1sin (1 cos 2 )

2 2 2

x

x

D

M ydxdy ydydx

xdx x dx

π

π π

ρ ρ

ρ ρ

= =

= = −

∫∫ ∫ ∫

∫ ∫

0

1( sin 2 ) .

4 2 4xM x x

πρ ρπ= − =

%|\OHFH��D÷ÕUOÕN�PHUNH]L�LoLQ

42 8

xM

yM

ρππ

ρ= = =

HOGH�HGHUL]��%XQD�J|UH�V|]�NRQXVX�OHYKDQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]L� (0, )8

π �QRNWDVÕQGDGÕU�

Page 98: Ileri Matematik II

185

4.7. %LU�/HYKDQÕQ�(\OHPVL]OLN�0RPHQWL 7DQÕP����(NVHQH�*|UH�(\OHPVL]OLN�0RPHQWL��� 2

D R⊂ �E|OJHVLQGH�WDQÕPODQDQ�ELU�OHYKD ile 0d ax by cz d≡ + + + = � X]D\� GR÷UXVX� YHULOVLQ�� D� OHYKDVÕQÕQ� ELU� N�WOH� HOHPDQÕQÕ�

( , )i i i i

dm x y dAρ= ile ve bu elema QÕQ�d�GR÷UXVXQD�RODQ�GLN�X]DNOÕ÷ÕQÕ�GD�i

r ile gösterelim.

Böylece elde edilen 2i i

r dm � GH÷HULQH�� N�WOH� HOHPDQÕQÕQ�� d� GR÷UXsuna göre eylemsizlik

momenti denir.�7�P�OHYKDQÕQ��d�GR÷UXVXQD�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWL��D bölgesinin sonsuz SDUoDODQÕúÕQGDNL�E�W�Q�N�WOH�HOHPDQODUÕQÕQ�H\OHPVL]OLN�PRPHQWOHULQLQ�WRSODPÕQD�HúLWWLU�YH�Id LOH�J|VWHULOLU��2�KDOGH��LNL�NDWOÕ�LQWHJUDO�WDQÕPÕQÕ�GD�NXOODQÕUVDN

2 2 2

1

lim ( , )n

d i in

i D D

I r dm r dm r x y dxdyρ→∞

=

= = =∑ ∫∫ ∫∫ (1)

HOGH�HGHUL]��%XUDGDNL�VRQ�HúLWOLNWH��D’nin, x- ve y-eksenlerinH�SDUDOHO�GR÷UXODUOD�SDUoDODQGÕ÷Õ�YDUVD\ÕOPÕúWÕU��(÷HU��D�E|OJHVLQH�\HUOHúWLULOHQ�OHYKD�KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�LVH�����LIDGHVLQL

2d

D

I r dxdyρ= ∫∫ (2)

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]��8oODN�NRRUGLQDWODUÕ�GLNNDWH�DOÕUVDN�H\OHPVL]OLN�PRPHQWLQL

3d

D

I r drdρ θ= ∫∫ (3)

úHNOLQGH�\D]DELOHFH÷LPL]�NROD\FD�J|VWHULOHELOLU��ùLPGL��KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�ELU�OHYKDQÕQ�ED]Õ�özel eksenlere göre eylemsizlik momentlerini inceleyelim i) z-eksenine göre eylemsizlik momenti: Bu durumda

2 2 2r x y= + (4)

RODFD÷ÕQGDQ, (2) ve (3) formülleri

2 2 3( )z

D D

I x y dxdy r drdρ ρ θ= + =∫∫ ∫∫ (5)

úHNOLQde \D]ÕODELOLU� ii) x-eksenine göre eylemsizlik momenti: D bölgesindeki her hangi bir (x,y��QRNWDVÕQÕQ��x-HNVHQLQH�X]DNOÕ÷Õ�r=y’dir. UçODN�NRRUGLQDWODUÕ�GLNNDWH�DOÕUVDN� ( cos , sin )x r y rθ θ= = , eylemsizlik momenti için

2 3 2sinx

D D

I y dxdy r drdρ ρ θ= =∫∫ ∫∫ (6)

ED÷ÕQWÕVÕQÕ�HOGH�HGHUL]�

Page 99: Ileri Matematik II

186

iii) y-eksenine göre eylemsizlik momenti: D bölgesindeki her hangi bir (x,y��QRNWDVÕQÕQ��y-HNVHQLQH�X]DNOÕ÷Õ�r=x¶GLU��8oODN�NRRUGLQDWODUÕ�GLNNDWH�DOÕUVDN� ( cos , sin )x r y rθ θ= = , eylemsizlik momenti için

2 3 2cosy

D D

I x dxdy r drdρ ρ θ= =∫∫ ∫∫ (7)

ED÷ÕQWÕVÕQÕ�HOGH�HGHUL]� Teorem 1. xy-düzlemindeki bir D�E|OJHVLQH�\HUOHúWLULOPLú��KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�ELU�OHYKDQÕQ�x-, y- ve z-HNVHQOHULQH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWOHUL��VÕUDVÕ\OD�Ix, Iy ve Iz olsun. Bu durumda

z x yI I I= + (8)

dir. øVSDW��<XNDUÕGD�YHULOHQ����������YH�����ED÷ÕQWÕODUÕ�GLNNDWH�DOÕQDUDN�WHRUHPLQ�GR÷UXOX÷X�NROD\FD�gösterilebilir.

Örnek 1. 2 2 1x y+ = ile verilen D� E|OJHVLQH�\HUOHúPLú� KRPRMHQ� \R÷XQOXNOX� LQFH� OHYKDQÕQ�eksenlere göre eylemsizlik momentlerini bulunuz. Çözüm��8oODN�NRRUGLQDWODUGD�oDOÕúÕUVDN, z-eksenine röre eylemsizlik momenti

2 12 2 3 3

0 0

2

0

( )

4 2

z

D D

I x y dxdy r drd r drd

d

π

π

ρ ρ θ ρ θ

ρ ρπθ

= + = =

= =

∫∫ ∫∫ ∫ ∫

olur. Simetri nedeniyle x- ve y-HNVHQOHULQH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWOHUL�HúLW�RODFDNWÕU��ùLPGL�x-eksenine göre eylemsizlik momentinL�KHVDSOD\DOÕP�

2 12 3 2 3 2

0 0

sin sinx

D D

I y dxdy r drd r drd

π

ρ ρ θ θ ρ θ θ= = =∫∫ ∫∫ ∫ ∫

2 22

0 0

2

0

1sin (1 cos 2 )

4 4 2

1( sin 2 )

8 2 4

xI d d

π π

π

ρ ρθ θ θ θ

ρ ρπθ θ

= = −

= − =

∫ ∫

Sonuç olarak,

Page 100: Ileri Matematik II

187

, ,2 4 4z x y

I I Iρπ ρπ ρπ

= = =

elde ederiz. Buradan da z x y

I I I= + �ROGX÷X�J|U�O�U� Örnek 2.� 'LN� NHQDU� X]XQOXNODUÕ� a ve b olan bir dik üçgen içerisine� \HUOHúPLú� KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX� LQFH� OHYKDQÕQ�a uzunluklu dik kenarODUÕQD� YH� GLN� NHQDUODUÕQ� NHVLP� QRNWDVÕQGDQ�levha düzlemine dik olarak geçen eksene göre eylemsizlik momentlerini bulunuz. Çözüm�� .RRUGLQDW� VLVWHPLQL� ùHNLO� ����¶GHNL� JLEL�seçelim. Bu durumda, aranan eylemsizlik momentleri, úHNLOGHNL� OHYKDQÕQ� x-eksenine, y-eksenine ve z-HNVHQLQH� J|UH� H\OHPVL]OLN� PRPHQWOHULGLU�� /HYKDQÕQ�hipotenüsünün denklemi

b

y x ba

= − +

dir. Önce, x-HNVHQLQH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWLQL�\D]DOÕP�

2 2 3

00 0 0

3 3 33 3 2 3

3 20 0

( )3

3 3( ) ( )

3 3

bx b

a a bax b

ax

D

a a

I y dxdy y dy dx y dx

b b b bx b dx x x x b dx

a a a a

ρρ ρ

ρ ρ

− +− +

= = =

= − + = − + − +

∫∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

3 4 3 3 3 2 33

3 2

0

3 3.

3 4 3 2 12

a

x

b x b x b x abI b x

a a a

ρ ρ = − + − + =

%HQ]HU�RODUDN��H÷HU�y-HNVHQLQH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWL�\D]ÕOÕUVD

3

12y

baI

ρ=

elde edilir. BXUDGDQ�GD�OHYKDQÕQ��z-eksenine göre eylemsizlik momenti

3 3

2 2( )12 12 12z x y

ab baI I I ab a b

ρ ρ ρ= + = + = +

olur.

Page 101: Ileri Matematik II

188

Örnek 3. D bölgesi, 2y x= parabolü ile 2y x= �H÷ULVL�DUDVÕQGD�NDODQ��H÷ULOHUùHNLO�����¶GHNL�KRPRMHQ� \R÷XQOXNOX� LQFH� OHYKDQÕQ� a)� D÷ÕUOÕN� PHUNH]LQL�� b) x-eksenine göre eylemsizlik momentini bulunuz. Çözüm. a) øON�RODUDN�LNL�H÷ULQLQ�NHVLP�QRNWDODUÕQÕ�EXODOÕP�

2

1 20, 1.x x x x= ⇒ = =

D�OHYKDVÕQÕQ�N�WOHVL

2

1

0

12

0

1 1( ) ( )

2 3 6

x

D x

M dxdy dydx

x x dx

ρ ρ

ρρ ρ

= =

= − = − =

∫∫ ∫ ∫

ùLPGL�GH��VÕUDVÕ\OD��x ve y�HNVHQOHULQH�J|UH�PRPHQWOHULQL�KHVDSOD\DOÕP�

2

2

1

0

1 12 2 4

0 0

1 1( ) ( ) ( ) ,

2 2 2 3 5 15

x

x

D x

x

x

M ydxdy ydydx

y dx x x dx

ρ ρ

ρ ρ ρ ρ

= =

= = − = − =

∫∫ ∫ ∫

∫ ∫

2

2

1

0

1 12 3

0 0

1 1( ) ( ) ( ) .

3 4 12

x

y

D x

x

x

M xdxdy xdydx

x y dx x x dx

ρ ρ

ρρ ρ ρ

= =

= = − = − =

∫∫ ∫ ∫

∫ ∫

Buna göre, D�OHYKDVÕQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]LQLQ�NRRUGLQDWODUÕ

1 21512 ,2 5

6 6

y xM M

x yM M

ρρ

ρ ρ= = = = = =

GÕU��<DQL�D�OHYKDVÕQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]L� 1 2( , )2 5

�QRNWDVÕQGDGÕU� b) D�OHYKDVÕQÕQ��x-eksenine göre eylemsizlik momenti

2

2

1 12 2 3

0 0

( )3

xx

x xD x

I y dxdy y dy dx y dxρρ ρ

= = =

∫∫ ∫ ∫ ∫

Page 102: Ileri Matematik II

189

13 6

0

1 1( ) ( )

3 3 4 7 28xI x x dx

ρ ρ ρ= − = − =∫

dir. Örnek 4. 2D R⊂ �E|OJHVLQH�\HUOHúPLú��M�N�WOHOL�ELU�LQFH�OHYKDQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]LQLQ�NRQXP�vektörü G

rG � ROVXQ�� (÷HU�� OHYKDQÕQ�� G D÷ÕUOÕN� PHUNH]L� YH� z-eksenine görere eylemsizlik

moPHQWOHUL��VÕUDVÕ\OD, G

I ve z

I ise

2

z G GI I Mr= +

RODFD÷ÕQÕ�J|VWHULQL]� Çözüm. D� E|OJHVLQLQ�� HNVHQOHUH� SDUDOHO� GR÷UXODUOD� VRQVX]� SDUoDODQÕúÕQGDNL� i-ci kütle HOHPDQÕQÕQ� NRQXP�YHNW|U��

irG

, kütlesi ( , )i i i i i

m x y x yρ∆ = ∆ ∆ YH�EX�N�WOH� HOHPDQÕQÕQ�� D÷ÕUOÕN�merkezine göre konum vektörü de *i

rG

olsun. Bu durumda, G

rG

, i

rG

ve *irG

DUDVÕQGD, *i i Gr r r= +G G G

LOLúNLVLQL�\D]DELOLUL]��%|\OHFH,�OHYKDQÕQ�z-eksenine göre eylemsizlik momenti

22 2*

2 2 2* * *

( )

2 2

z G

D D D

G G G G G

D D D D

I r dm r dm r r dm

r dm r r dm r dm I Mr r r dm

= = = +

= + + = + +

∫∫ ∫∫ ∫∫

∫∫ ∫∫ ∫∫ ∫∫

G G G

G G G G (*)

olur. 6D÷�WDUDIWDNL�VRQ�LQWHJUDOi

* *G G

D D

r r dm r r dm=∫∫ ∫∫G G G G

úHNOLQGH�\D]DOÕP��ùLPGL�G�D÷ÕUOÕN�Perkezini, vektörel formda,

* * *

1 1 1 1 1( )

G G G G

D D D D D

r rdm r r dm r dm r dm r r dmM M M M M

= = + = + = +∫∫ ∫∫ ∫∫ ∫∫ ∫∫G G G G G G G G

úHNOLQGH�WDQÕPODUVDN�

* 0D

r dm =∫∫G

ROGX÷X� DQODúÕOÕU� �EX� VRQ� LQWHJUDOLQ� DQODPÕQÕ� G�ú�Q�Q�]��� %|\OHFH�� � �� HúLWOL÷LQH� JHUL�dönecek olursak

2z G G

I I Mr= +

sonucuna ulDúÕUÕ]�

Page 103: Ileri Matematik II

190

Örnek 4. 2 2( 1) 1x y− + = � oHPEHULQLQ� NDSODGÕ÷Õ� DODQD� \HUOHúPLú� KRPRMHQ� \R÷XQOXNOX� LQFH�OHYKDQÕQ�a) kütle merkezine göre, b) orijine göre eylemsizlik momentlerini bulunuz. Çözüm. a)� /HYKDQÕQ� D�÷ÕUOÕN� PHUNH]LQLQ� G������ QRNWDVÕ� ROGX÷X� DoÕNWÕU�� (÷HU�� D÷ÕUOÕN�merkezini orijin kabul eden yeni bir koordinat sistemi tasarlar ve dm� N�WOH� HOHPDQÕQÕQ� EX�sistemdeki konum vektörünü

* * * * * * * * *, , cos , sinr x i y j r r x r y rθ θ= + = = =G GG G

,

ile gösterirsek

2 1

2 2 2 3* * * * * * *

0 0

12

4 2

G

D D D

I r dm r dxdy r r dr d r dr d

π

ρ ρ θ ρ θ

πρπρ

= = = =

= =

∫∫ ∫∫ ∫∫ ∫ ∫

HOGH� HGHUL]�� /HYKDQÕQ� N�WOHVL� 2M Rπ ρ πρ= = � YH� \DUÕoDSÕ�R �� EU� ROGX÷XQGDQ�� \XNDUÕGDNL�ifade

21 1

2 2GI MRπρ= =

LIDGHVLQH�HúGH÷HUGLU��2�KDOGH��M kütleli ve R�\DUÕoDSOÕ, homojen, ince, dairesel bir OHYKDQÕQ��dairenin merkezine göre (\DQL�OHYKDQÕQ�D÷ÕUOÕN�PHUNH]LQH�J|UH��Hylemsizlik momenti, kütlesi LOH�\DUÕoDSÕQÕQ�NDUHVLQLQ�oDUSÕPÕQÕQ�\DUÕVÕQD�HúLWWLU� K�WOH�PHUNH]LQLQ�RULMLQH�X]DNOÕ÷Õ� 1

Gr = �ROGX÷XQGDQ��|QFHNL�|UQHNWHQ�\DUDUODQDUDN��OHYKDQÕQ��

z-eksenine göre (bu örnekte, koordinat sisteminin orijinine göre) eylemsizlik momentini

2 3

2 2z G G

I I Mrπρ πρ πρ= + = + =

olarak buluruz.

Page 104: Ileri Matematik II

191

Bölüm 5

ho�.DWOÕ�øQWHJUDOOHU %X�E|O�PGH��o�NDWOÕ�LQWHJUDO�NDYUDPÕ�YH�LOJLOL�GL÷HU�WDQÕP�YH�WHRUHPOHU�YHULOHFHNWLU� �����ho�.DWOÕ�øQWHJUDOOHU 7DQÕP� �� �Üç� .DWOÕ� øQWHJUDO). ( , , )w f x y z= �� VÕQÕUOÕ� 3

D R⊂ bölgesinde tDQÕPOÕ� ROVXQ��D

E|OJHVLQLQ�GLNG|UWJHQVHO�SUL]PDODU�úHNOLQGHNL�SDUoDODQÕúÕQÕ��ùHNLO������GLNNDWH�DODOÕP ve elde edilen alt bölgeleri, 1’den n¶\H�NDGDU�QXPDUDODQGÕUDOÕP��D bölgesinin hacmi V olmak üzere, D¶QLQ� SDUoDODQÕúÕQGDNL� i-ci alt bölgenin hacmini

i i i iV x y z∆ = ∆ ∆ ∆ ile gösterelim.

ùLPGL�� * * *( , , )i i i

x y z ile, i-ci alt bölge

LoHULVLQGHNL� KHU� KDQJL� ELU� QRNWD\Õ�göstererek

* * *

1

( , , )n

i i i i

i

f x y z V=

∆∑ (1)

WRSODPÕQÕ�ROXúWXUDOÕP��(÷HU��D’nin sonsuz SDUoDODQÕúÕ� LoLQ� �n → ∞ ��� ���� WRSODPÕQÕQ�tek bir sonlu limiti varsa, bu limite,

( , , )w f x y z= fonksiyonunun, D

E|OJHVLQGHNL��o�NDWO�LQWHJUDOL�GHQLU�YH

* * *

1

( , , ) lim ( , , )n

i i i in

iD

f x y z dxdydz f x y z V→∞

=

= ∆∑∫∫∫ (2)

úHNOLQGH�J|VWHULOLU�� øNL�NDWOÕ� LQWHJUDOOHUGH�ROGX÷X�JLEL��o�NDWOÕ� LQWHJUDOOHU GH�VÕUDOÕ� WHN�NDWOÕ� LQWHJUDOOHU� FLQVLQGHQ�\D]ÕODELOLU�� (÷HU�� LQWHJUDO� VÕUDVÕ� dzdydx � úHNOLQGH� VHoLOLUVH�� D� E|OJHVL� �]HULQGHQ� \DSÕODQ�LQFHOHPH\OH��LQWHJUDO�GH÷LúNHQOHULQin�VÕQÕUODUÕ

1 2 , ( ) ( ), ( , ) ( , )x x x u x y v x g x y z h x y≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ (3)

úHNOLQGH�EXOXQGXNWDQ�VRQUD

2

1

( ) ( , )

( ) ( , )

( , , ) ( , , )x v x h x y

D x u x g x y

f x y y dxdydz f x y z dzdydx=∫∫∫ ∫ ∫ ∫ (4)

IRUP�O��NXOODQÕODUDN��o�NDWOÕ�LQWHJUDO�KHVDSODQÕU��Üç�NDWOÕ�LQWHJUDO

Page 105: Ileri Matematik II

192

2

1

( ) ( , )

( ) ( , )

( , , ) ( , , )z v z h y z

D z u z g y z

f x y y dxdydz f x y z dxdydz=∫∫∫ ∫ ∫ ∫ (5)

úHNOLQGH� GH� KHVDSODQDELOLU��Üo� NDWOÕ� LQWHJUDOLQ� KHVDSODQPDVÕQGD� NXOODQÕODELOHFHN� ���� YH� ����EHQ]HUL�VÕUDOÕ�LQWHJUDO�IRUP�OOHULQLQ�WRSODP���GH÷LúLN�úHNLOGH�\D]ÕODELOHFH÷L�DoÕNWÕU��%XQODUGDQ�KDQJLVLQLQ�NXOODQÕODFD÷ÕQD�D bölgesinin incelenmesi ile karar verilir.

Örnek 1. 2 2 2 1x y z+ + = küresi ile 1

2z = � G�]OHPL� DUDVÕQGD� NDODQ� '� E|OJHVLQLQ� KDFPLQL�

KHVDSOD\ÕQÕ]�

Çözüm. 2 2 2 1x y z+ + = küresi ile 1

2z =

düzleminin arakesiti

2 2 3

4x y+ =

oHPEHUL�ROXS��EX�oHPEHULQ�EHOLUOHGL÷L�E|OJH\L�%�LOH�gösterelim. D bölgesinin hacmi için

2

1

z

D B z

V dxdydz dz dxdy

= =

∫∫∫ ∫∫ ∫

\D]DELOLUL]�� ùHNLO� ����� LQFHOHQLUVH 2 211

2z x y≤ ≤ − − ROGX÷X� DQODúÕOÕU�� 2� KDOGH�� DUDQDQ�

hacim

2 21

1

2

2 2 11

2

x y

D B

B

V dxdydz dz dxdy

x y dxdy

− − = =

= − − −

∫∫∫ ∫∫ ∫

∫∫

olur. 2 2 3

4B x y≡ + = bölgesi için

2 2

3 3,

2 2

3 3

4 4

x

x y x

− ≤ ≤

− − ≤ ≤ −

Page 106: Ileri Matematik II

193

dir. Uçlak koordinatylara geçersek

2 2 2

32 2

2

0 0

1 11 ( 1 )

2 2

1( 1 )

2

B B

V x y dxdy r rdrd

r rdr d

π

θ

θ

= − − − = − −

= − −

∫∫ ∫∫

∫ ∫

elde ederiz. Burada 21u r= − �GH÷LúNHQ�G|Q�ú�P��X\JXODUVDN

12 4

0 1

1/ 423/ 2

10

23/ 2

0

2

0

1 1( )

2 2

1 2 1( )

2 3 2

1 2 1 1 1 2 1( ( ) ) ( )

2 3 4 2 4 3 2

5 5

48 24

V u du d

u u d

d

d

π

π

π

π

θ

θ

θ

πθ

= − −

= − −

= − − − −

= =

∫ ∫

sonucunu elde ederiz. ����ho�.DWOÕ�øQWHJUDOin Özellikleri Bir YH�LNL�NDWOÕ� LQWHJUDOOHUGH�JHoHUOL�RODQ�WHPHO�|]HOOLNOHU��o�NDWOÕ�LQWHJUDOOHUGH�GH�JHoHUOLGLU��ho�NDWOÕ�LQWHJUDOOHU�LoLQ�úX�WHPHO�|]HOOLNOHU�YHULOHELOLU�

i) ( , , )f x y z ve ( , , )g x y z ’ler, 3D R⊂ bölgesLQGH�WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�LNL�IRQNVL\RQ�YH�h ile k

keyfi iki sabit olmak üzere

[ ]( , , ) ( , , ) ( , , ) ( , , )D D D

hf x y z kg x y z dxdydz h f x y z dxdydz k g x y z dxdydz+ = +∫∫∫ ∫∫∫ ∫∫∫ (1)

olur. ii)�(÷HU�'�E|OJHVLQLQ�KHU�\HULQGH� ( , , ) ( , , )f x y z g x y z≤ ise

( , , ) ( , , )D D

f x y z dxdydz g x y z dxdydz≤∫∫∫ ∫∫∫ (2)

HúLWVL]OL÷L�VD÷ODQÕU�

Page 107: Ileri Matematik II

194

iii) (Üç� .DWOÕ� øQWHJUDO� KHVDEÕQ� RUWDODPD� GH÷HU� WHRUHPL). Sürekli bir ( , , )f x y z

fonksiyonunun, D� E|OJHVLQGHNL� HQ� N�o�N� YH� HQ� E�\�N� GH÷HUOHUL�� VÕUDVÕ\OD� m ve M ve D bölgesinin hacmi V olmak üzere,

( , , )D

mV f x y z dxdydz MV< <∫∫∫ (3)

HúLWVL]OLNOHUL� \D]ÕODELOHFH÷LQGHQ� YH� ( , , )f x y z � V�UHNOL� ELU� IRQNVL\RQ� ROGX÷XQGDQ�� |÷OH� ELU�

0 0 0( , , )x y z D∈ �QRNWDVÕ�EXOXQDELOLU�NL��EX�QRNWD�LoLQ

0 0 0( , , ) ( , , )D

f x y z dxdydz f x y z V=∫∫∫ (4)

ya da

0 0 0

1( , , ) ( , , )

D

f x y z f x y z dxdydzV

= ∫∫∫ (5)

\D]ÕODELOLU��%XUDGD�� 0 0 0( , , )f x y z ’nin

0 0 0( , , )m f x y z M< < (6)

HúLWVL]OL÷LQL� VD÷OD\DQ� ELU� VD\Õ� ROGX÷XQD� GLNNDW� HGLOPHOLGLU�� ���� LOH� YHULOHQ� 0 0 0( , , )f x y z

GH÷HULQH�� ( , , )f x y z fonksiyonunun, D�E|OJHVLQGHNL�RUWDODPD�GH÷HUL�GHQLU� iv) ( , , )f x y z , D�E|OJHVLQGH�WDQÕPOÕ�YH�V�UHNOL�ELU�IRQNVL\RQ�ROPDN��]HUH

( , , ) ( , , )D D

f x y z dxdydz f x y z dxdydz≤∫∫∫ ∫∫∫ (7)

HúLWVL]OL÷L�YDUGÕU� v) D bölgesinin hacmi V ise, ( , , ) 1f x y z = �DOÕQDUDN��

D

V dxdydz= ∫∫∫ (8)

elde edilir. vi)� (÷HU�� f, D� E|OJHVLQGHNL� \R÷XQOXN� IRQNOVL\RQX� LVH� \DQL� ( , , ) ( , , )f x y z x y zρ= ise, D

E|OJHVLQH�\HUOHúPLú�FLVPLQ�N�WOHVL

( , , )D

M x y z dxdydzρ= ∫∫∫ (9)

�o�NDWOÕ�LQWHJUDOL�LOH�YHULOLU��g]HO�RODUDN��H÷HU��D�E|OJHVL�KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�LVH�EX�GXUXPGD�

Page 108: Ileri Matematik II

195

D

M dxdydz Vρ ρ= =∫∫∫ (10)

olur.

Örnek 1. D Bölgesi { }( , , ) 0 ,0 ,0D x y z x y zπ π π= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ � úHNOLQGH� YHULOL\RU��2( , , )f x y z x yz= + fonksiyonunun, D�E|OJHVL��]HULQGHQ�RUWDODPDVÕQÕ�EXOXQX]�

Çözüm. D� E|OJHVL� GLNG|UWJHQOHU� SUL]PDVÕ� úHNOLQGH� ROXS�� KDFPL� 3 3brV π= ’tür. Ortalama

GH÷HU�WHRUHPLQH�J|UH�� ( , , )f x y z fonksiyonunun, D�E|OJHVLQGHNL�RUWDODPD�GH÷HUL�LoLQ

20 0 0 3

1 1( , , ) ( , , ) ( )

D D

f x y z f x y z dxdydz x yz dxdydzV π

= = +∫∫∫ ∫∫∫

yazabiliriz.�6ÕUDOÕ�LQWHJUDO�IRUP�O�Q��X\JXODUVDN

2 20 0 0 3 3

0 0 0

3

30 0 0

3

30 0

32

30 0

4 3 4 32

3 30

1 1( , , ) ( ) ( )

1( )

3

1( )

3

1( )

3 2

1 1( ) ( )

3 2 3 4

D

f x y z x yz dxdydz x yz dx dy dz

xxyz dy dz

yz dy dz

y y z dz

z dz z z

π π π

ππ π

π π

ππ

π

π π

π

ππ

π

π ππ

π π π ππ π

= + = +

= +

= +

= +

= + = +

∫∫∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

∫ ∫

∫0

5 5 2

3

1 7( )

3 4 12

π

π π ππ

== + =

elde ederiz. O halde, 2( , , )f x y z x yz= + fonksiyonu, D�E|OJHVLQGHNL�RUWDODPD�GH÷HULQL

2

2 7( , , )

12f x y z x yz

π= + =

GHQNOHPLQL�VD÷OD\DQ� ( , , )x y z �QRNWDODUÕQGD�DOPDNWDGÕU� Örnek 2. D bölgesi, 2 1x y z+ + = � G�]OHPL� YH� NRRUGLQDW� HNVHQOHUL� LOH� VÕQÕUODQDQ� E|OJH�ROGX÷XQD�J|UH�D bölgesinin hacmini bulunuz.

Page 109: Ileri Matematik II

196

Çözüm. ùHNLO����¶�Q�LQFHOHQPHVL�LOH�D�E|OJHVLQLQ�VÕQÕUODUÕ�LoLQ

10 1, 0 (1 ), 0 1 2

2x y x z x y≤ ≤ ≤ ≤ − ≤ ≤ − −

\D]ÕODELOHFH÷L�DQODúÕOÕU� O halde, aranan hacim

1(1 )

1 21 2

0 0 0

1(1 )

1 1 12(1 )2 2

00 0 0

12 2

0

1 1 12 2

0 0 0

1 12 2 32

0 0

(1 2 ) ( )

1 1 1(1 ) ( ) (1 )

2 2 4

1 1 1(1 ) ( ) (1 2 )

2 2 4

1 1 1( ) ( ) (

2 2 2 2 3 4

xx y

D

x

x

V dxdydz dzdydx

x y dydx y xy y

x x x x dx

x dx x x dx x x dx

x x xx x x

− − −

−−

= =

= − − = − −

= − − − − −

= − − − − − +

= − − − − −

∫∫∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫ ∫

∫ ∫ ∫13

0

)3

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1(1 ) ( ) (1 1 )

2 2 2 2 3 4 3 4 12 12 12

x+

= − − − − − + = − − =

olur.

Örnek 3. 2 2 1x y+ = silindiri ile z=0 ve 5z x y= + + �G�]OHPOHUL�DUDVÕQGD�NDODQ�E|OJH�D ise

a) D bölgesi üzerinden, ( , , )f x y z xy= �IRQNVL\RQXQXQ��o�NDWOÕ�LQWHJUDOLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]�

Page 110: Ileri Matematik II

197

b) D�E|OJHVLQLQ�KDFPLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� c) D� E|OJHVLQH� \HUOHúWLULOHQ� FLVPLQ� \R÷XQOXN� IRQNVL\RQX� ( , , )x y x xρ = � úHNOLQGH� LVH� FLVPLQ�kütlesini hesapOD\ÕQÕ]� Çözüm a)�6|]NRQXVX�E|OJHQLQ�WDQÕPÕ�

{ }2 2( , , ) 1 1, 1 1 , 0 5D x y z x x y x z x y= − ≤ ≤ − − ≤ ≤ − ≤ ≤ + +

úHNOLQGHGLU� Buna göre

2

2

2

2

2

2

51 1

1 01

1 1

1 1

11 22 3 2

1 1

12 3/ 2

1

03/ 2

0

( , , )

( 5)

5( )

2 3 2

2(1 )

3

10

3

x yx

D x

x

x

x

x

f x y z dxdydz xydzdydx

xy x y dydx

x x xy y y dx

x x dx

u du

+ +−

− − −

− − −

− − −

=

= + +

= + +

= −

= − =

∫∫∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

elde edilir. b)

2 2

2 2

2

2

51 1 1 1

1 0 11 1

112

11

12 2

1

1 12 2

1 1

( 5)

1( 5 )

2

(2 1 10 1 ) .

2 1 10 1

x yx x

D x x

x

x

V dxdydz dzdydx x y dydx

xy y y dx

x x x dx

x x dx x dx

+ +− −

− −− − − −

− −−

− −

= = = + +

= + +

= − + −

= − + −

∫∫∫ ∫ ∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

Burada, 21u x= − � G|Q�ú�P�� \DSÕODUDN� VD÷� WDUDIWDNL� LON� LQWHJUDOLQ� VÕIÕU� ROGX÷X� NROD\FD�görülebilir. O halde,

1

2

1

10 1D

V dxdydz x dx−

= = −∫∫∫ ∫

Page 111: Ileri Matematik II

198

olur. Burada sinx θ= �G|Q�ú�P��\DSÕOÕUVD

22

2

22

22

10 cos

1 110 (1 cos 2 ) 5( sin 2 ) 5

2 2

D

V dxdydz d

d

π

π

ππ

ππ

θ θ

θ θ θ θ π

−−

= =

= + = + =

∫∫∫ ∫

elde edilir. c)

2 2

2 2

2

2

51 1 1 1

1 0 11 1

11 12 2 2 2 2

11 1

1 12 2 2

1 1

( , , )

( 5)

( 5 ) (2 1 10 1 )2

2 1 10 1

D D

x yx x

x x

x

x

M x y z dxdydz xdxdydz

xdzdydx x x y dydx

xx y y xy dx x x x x dx

x x dx x x dx

ρ

+ +− −

− −− − − −

− −− −

− −

= =

= = + +

= + + = − + −

= − + −

∫∫∫ ∫∫∫

∫ ∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

∫ ∫

elde edilir. SD÷GDNL� LNLQFL� LQWHJUDOLQ� VÕIÕU� ROGX÷Xnu (b�� úÕNNÕQGDQ� ELOL\RUX]� Bu durumda, cismin kütlesi

1

2 2

1

2 1M x x dx−

= −∫

dir. Burada, sinx θ= �G|Q�ú�P��\DSÕOÕUVD

2

2 2

2

sin cosM d

π

π

θ θ θ−

= ∫

HOGH�HGLOLU��<DUÕP�DoÕ�IRUP�OOHUL�NXOODQÕOÕUVD

2 2 21 1 1sin cos (1 cos 2 ) (1 cos 2 ) (1 cos 2 )

2 2 4

1 1 1 11 (1 cos 4 ) cos 4

4 2 8 4

θ θ θ θ θ

θ θ

= − + = −

= − + = −

yazabiliriz. Böylece, D�E|OJHVLQH�\HUOHúPLú�FLVPLQ�N�WOHVL

Page 112: Ileri Matematik II

199

2 2 2

2 2 2

2

2

1 1 1 1cos 4 cos 4

8 4 8 4

1 1( sin 4 )8 16 8

M d d d

π π π

π π π

π

π

θ θ θ θ θ

πθ θ

− − −

= − = −

= − =

∫ ∫ ∫

olur. 5.3 Silindirik ve Küresel Koordinatlarda ho�.DWOÕ�øQWHJUDO 5.3.1 Silindirik Koordinatlarda ho�.DWOÕ�øQWHJUDO Kartezyen koordinatlarda verilen bir ( , , )N x y z �QRNWDVÕQÕ�GLNNDWH�DODOÕP��N�QRNWDVÕQGDQ��xy-

düzlemine indirilen dikme, xy-düzlemini, N ′ � QRNWDVÕQGD� NHVVLQ�� 2ULMLQL�� N ′ � QRNWDVÕQD�ELUOHúWLUHQ� YHNW|U�Q� E�\�NO�÷�� r ve x-ekseni ilH� \DSWÕ÷Õ� DoÕ� ϕ � �ùHNLO� ����� ROPDN� �]HUH��N

QRNWDVÕQÕQ�NRQXPXQX��r, ϕ , z��VD\Õ��oO�V��LOH�GH�J|VWHUHELOLUL]��%|\OHFH�HOGH�HGLOHQ�NRRUGLQDW�sistemine “silindirik koordinat sistemi” denir. ùHNLO� ���¶GHQ� DQODúÕODFD÷Õ� �]HUH�� NDUWH]\HQ�NRRUGLQDWODU�LOH�VLOLQGLULN�NRRUGLQDWODU�DUDVÕQGDNL�G|Q�ú�P�IRUP�OOHUL

cos

sin

x r

y r

z z

ϕϕ

= = =

(1)

úHNOLQGHGLU��%XQD�J|UH��G|Q�ú�P�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ

cos sin 0( , , )

sin cos 0( , , )

0 0 1

rx y z

J r rr z

ϕ ϕϕ ϕ

ϕ

−∂

= = =∂

(2)

Page 113: Ileri Matematik II

200

GÕU�� (÷HU, D� E|OJHVL�� ùHNLO� ���¶GH� J|VWHULOGL÷L� JLEL�� NDUSX]� GLOLPLQL� DQGÕUDQ� ELU� úHNLOGH�SDUoDODQPD\D� WDEL� WXWXOXUVD� HOGH� HGLOHQ� SDUoDODQPDQÕQ� KDFLP� HOHPDQÕQÕQ� dV rdrd dzϕ=

RODFD÷Õ�DQODúÕOÕU��2�KDOGH��X]D\ÕQ�ELU�D bölgesi üzerinden, kartezyen koordinatlarda verilen üç NDWOÕ�LQWHJUDOLQ�VLOLQGLULN�NRRUGLQDWODUGDNL�NDUúÕOÕ÷Õ�LoLQ

( , , ) ( cos , sin , )D D

I f x y z dxdydz f r r z rdrd dzϕ ϕ ϕ= =∫∫∫ ∫∫∫ (3)

G|Q�ú�P�IRUP�O�Q��HOGH�HGHUL]� D bölgesinin hacmini, silindirik koordinatlarda yazmak için (3) ifadesinde ( , , ) 1f x y z = almak yeterlidir. Buna göre, silindirik koordinatlarda hacim

integrali

D

V rdrd dzϕ= ∫∫∫ (4)

úHNOLQGHGLU� 5.3.2 Küresel Koordinatlarda ho�.DWOÕ�øQWHJUDO ùHNLO� ���¶GH� J|VWHULOGL÷L� JLEL�� X]D\ÕQ bir D bölgesindeki herhangi bir ( , , )N x y z � QRNWDVÕQÕ�GLNNDWH� DODOÕP� Orijini, N� QRNWDVÕQD� ELUOHúWLUHQ� \DUÕoDS� YHNW|U�Q�Q� X]XQOX÷X� r ve pozitif z-HNVHQL� LOH� \DSWÕ÷Õ� DoÕ� θ olsun.� %XQGDQ� EDúND�� N� QRNWDVÕQÕQ�� xy-G�]OHPLQGHNL� L]G�ú�P�QRNWDVÕQÕ� N ′ ve ON ′ ’nün x-HNVHQL� LOH� SR]LWLI� \|QGH� \DSWÕ÷Õ� DoÕ\Õ� GD� ϕ ile gösterelim.

%|\OHFH��1�QRNWDVÕQÕQ�NRQXPXQX� ( , , )r θ ϕ ��oO�V��LOH�WHN�W�UO��LIDGH�HGHELOHFH÷LPL]�DQODúÕOÕU� %X� úHNLOGH�HOGH�HGLOHQ� NRRUGLQDW� VLVWHPLQH� ³küresel koordinat sistemi´� GHQLU�� ùHNLO����¶LQ�incelenmesi ile kDUWH]\HQ�YH�N�UHVHO�NRRUGLQDWODU�DUDVÕQGDNL�G|Q�ú�P�IRUP�OOHULnin

b

sin cos

sin sin

cos

x r

y r

z r

θ ϕθ ϕθ

= = =

(5)

Page 114: Ileri Matematik II

201

úHNOLQGH�ROGX÷X�DQODúÕOÕU� Kolayca g|VWHULOHELOHFH÷L��]HUH��G|Q�ú�P�Q�-DFREL�GHWHUPLQDQWÕ

2

sin cos cos cos sin sin( , , )

sin sin cos sin sin cos sin( , , )

cos sin 0

r rx y z

J r r rr

r

θ ϕ θ ϕ θ ϕθ ϕ θ ϕ θ ϕ θ

θ ϕθ θ

−∂

= = =∂

− (6)

GÕU�� ùLPGL��D� E|OJHVLQLQ�� ùHNLO� ���¶GH� J|VWHULOGL÷L� JLEL�� N�UHVHO� NDEXN� úHNOLQGHNL� KDFLPsel E|O�Q�ú�Q�� GLNNDWH� DODOÕP�� 6RQVX]� E|O�Q�ú� GXUXPXQGD�� hacim elemaQÕQÕQ�

2 sindV r drd dθ θ ϕ= � úHNOLQGH� LIDGH� HGLOHELOHFH÷L� ùHNLO� ���¶GHQ� NROD\FD� J|U�OHELOLU� Bu

durumda, ( , , )f x y z fonksiyonunun, D� E|OJHVL� �]HULQGHQ� �o� NDWOÕ� LQWHJUDOLQL, küresel

koordinatlarda

2( , , ) ( sin cos , sin sin , cos ) sinD D

I f x y z dxdydz f r r r r drd dθ ϕ θ ϕ θ θ θ ϕ= =∫∫∫ ∫∫∫ (7)

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]� Buradan da, ( sin cos , sin sin , cos ) 1f r r rθ ϕ θ ϕ θ = alarak, X]D\ÕQ�ELU�D

bölgesinin hacmi için, küresel koordinatlarda

2 sinD

V r drd dθ θ ϕ= ∫∫∫ (8)

ifadesini elde ederiz.

Örnek 1. D bölgesi, 2 2 21z x y= − − konisi, 2 2 1x y+ = silindiri ve z �� G�]OHPL� DUDVÕQGD�NDODQ�E|OJH�ROGX÷XQD�J|UH�a) D bölgesinin hacmini b) D bölgesi üzerinde 2( , , )f x y z x yz=

IRQNVL\RQXQXQ�LQWHJUDOLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. Söz konusu D�E|OJHVL�ùHNLO����¶GH�J|VWHULOPLúWLU��Bölge, kartezyen koordinatlarda

{ }2 2 2 2( , , ) 1 1, 1 1 , 1 1D x y z x x y x x y z= − ≤ ≤ − − ≤ ≤ − − − ≤ ≤

Page 115: Ileri Matematik II

202

úHNOLQGH�J|VWHULOHELOLUken, silindirik koordinatlarda

{ }2( , , ) 0 1,0 2 , 1 1D r z r r zϕ ϕ π= ≤ ≤ ≤ ≤ − ≤ ≤

úHNOLQGHGLU��%XQD�J|UH,

a)

2

2 1 1

0 0 1D D r

V dxdydz rdrd dz r dz dr d

π

ϕ ϕ−

= = =

∫∫∫ ∫∫∫ ∫ ∫ ∫

2 2 0

0 0 1

1 1 1 32

2 2 4 2V d udu d

π π πϕ ϕ π π

= + = + =

∫ ∫ ∫

olur. b)

( )

2

2 1 12 3 2 3 2

0 0 1

2 1 2 22 3 2 2

0 0 0 0

cos cos

1 1 1cos cos (1 cos 2 )

2 12 24

1(2 0)

24 12

D D r

I x zdxdydz r zdrd dz zdz r dr d

r r dr d d d

π

π π π

ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

ππ

= = =

= = = +

= + =

∫∫∫ ∫∫∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫ ∫ ∫

olur.

Örnek 2. D bölgesi, alttan 2 2 2z x y= + konisi ile, üstten de 2 2 2( 1) 1x y z+ + − = küresinin üst

\DUÕVÕ� LOH� VÕQÕUODQGÕ÷ÕQD� göre a) D bölgesinin hacmini, b) D bölgesi üzerinden 2 2 2 1 2( , , ) ( )f x y z x y z= + + �IRQNVL\RQXQXQ�LQWHJUDOLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]�

Çözüm. Küresel koordinatlara geçilirse söz konusu koni

YH� N�UHQLQ� GHQNOHPOHULQLQ�� VÕUDVÕ\OD��4

πθ = ve

2cosr θ= � ROGX÷X� NROD\FD� J|VWHULOHELOLU�� D bölgesi ve küresel koordiQDWODUGDNL� KDFLP� HOHPDQÕ� ùHNLO� ���¶GD�J|VWHULOPLúWLU� Buna göre, D bölgesini, küresel koordinatlarda

{ }( , , ) 0 2cos , 0 / 4, 0 2D r rθ ϕ θ θ π ϕ π= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤

úHNOLQGH�EHOLUWHELOLUL]��%XQD�J|UH�

Page 116: Ileri Matematik II

203

a)

2

2 / 4 2cos 2 / 42cos2 3

00 0 0 0 0

2 / 4 2 2 / 23 3

0 0 0 1

2 22 / 24

10 0

sin

1sin sin

3

8 8cos sin

3 3

2 1( ) .

3 2

D D

V dxdydz r drd d

r dr d d r d d

d d u du d

u d d

π π θ π πθ

π π π

π π

θ θ ϕ

θ θ ϕ θ θ ϕ

θ θ θ ϕ ϕ

ϕ ϕ π

= =

= =

= = −

= − = =

∫∫∫ ∫∫∫

∫ ∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

b)

( )

2 2 2 1 2 2

2 / 4 2cos 2 / 42cos3 4

00 0 0 0 0

2 / 4 2 2 / 24 4

0 0 0 1

22 / 25

10

( ) sin

1sin sin

4

4 cos sin 4

4 4 2( 1)

5 5 8

D D

I x y z dxdydz rr drd d

r dr d d r d d

d d u du d

u d d

π π θ π πθ

π π π

π

θ θ ϕ

θ θ ϕ θ θ ϕ

θ θ θ ϕ ϕ

ϕ

= + + =

= =

= = −

= = −

∫∫∫ ∫∫∫

∫ ∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫ ∫ ∫

∫2

0

4 2( 1)2 .

5 8

π

ϕ π= −∫

5.4 Kütle 8]D\ÕQ bir D�E|OJHVLQH�\HUOHúPLú�YH� ( , , )x y zρ �úHNOLQGH�ELU�\R÷XQOXN�IRQNVL\RQXQD�VDKLS�ELU�cismi�GLNNDWH�DODOÕP��D�E|OJHVLQLQ�ELU�VRQVX]�SDUoDODQÕúÕQÕ�GLNNDWH�DODOÕP��D bölgesinin hacmi V ve bölgülerin hacimleri de ( 1,2,..., )

iV i n∆ = oOVXQ��%|OJ�OHULQ�KHU�ELULQLQ�Lo�NÕVPÕQGDNL�KHU�

hangi ( , , )i i i

x y z � QRNWDODUÕQÕ� GLNNDWH� DODOÕP� YH� EX� QRNWDODUGDNL� \R÷XQOXNODUÕ� ( , , )i i i

x y zρ ile

J|VWHUHOLP��(÷HU��i-ci bölgünün kütlesini i

M∆ ile gösterirsek

( , , )

i i i i iM x y z Vρ∆ = ∆ (1)

úHNOLQGH�LIDGH�HGHELOLUL]��%|OJ��VD\ÕVÕQÕQ�VRQVX]�ROPDVÕ�GXUXPXQGD��H÷HU�

1

lim ( , , )n

i i i in

i

x y z Vρ→∞

=

∆∑ (2)

OLPLWL�VRQOX�ELU� VD\Õ\D�\DNÕQVÕ\RUVD�EX� OLPLWH��D bölgesini kapsayan cismin kütlesi denir. O halde, �o�NDWOÕ�NDWOÕ�LQWHJUDO�WDQÕPÕQGDQ�\DUDUODQDUDN�V|]�NRQXVX�cismin kütlesini

Page 117: Ileri Matematik II

204

( , , )D

M x y z dxdydzρ= ∫∫∫ (3)

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]��(÷HU�FLVLP�KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�LVH�����\HULQH

D

M dxdydz Vρ ρ= =∫∫∫ (4)

yazabiliriz. Kütle, silindirik koordinatlarda

( , , )D

M r z rdrd dzρ ϕ ϕ= ∫∫∫ (5)

integrali ile verilirken küresel koordinatlarda ise

2( , , ) sinD

M r r drd dzρ θ ϕ θ ϕ= ∫∫∫ (6)

ifadesi ile verilir.

Örnek 1. 0( ) rr eρ ρ −= � úHNOLQGH� \R÷XQOXN� GD÷ÕOÕPÕQD� VDKLS� RODQ� R� \DUÕoDSOÕ� N�UHVHO� ELU�\ÕOGÕ]ÕQ�N�WOHVLQL�KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm. 6|]NRQXVX�\ÕOGÕ]ÕQ�PHUNH]LQL�NRRUGLQDW�VLVWHPLQLQ�PHUNH]L�RODUDN�VHoHUVHN��N�UHVHO�NRRUGLQDWODUÕ�NXOODQDUDN�N�WOHVLQL

22 2 2

0 0

0 0 0

( , , ) sin sin sinR

r r

D D

M r r drd d e r drd d e r drd d

π π

ρ θ ϕ θ θ ϕ ρ θ θ ϕ ρ θ θ ϕ− −= = =∫∫∫ ∫∫∫ ∫ ∫ ∫

úHNOLQGH� \D]DELOiriz.� øQWHJUDV\RQ� VÕQÕUODUÕQÕQ� GH÷LúNHQOHUH� ED÷OÕ� ROPDPDVÕ� QHGHQL\OH, \XNDUÕGDNL��o�NDWOÕ�LQWHJUDOL

22 2

0 0

0 0 0 0

sin 4R R

r rM d d e r dr e r dr

π π

ρ ϕ θ θ πρ− −= =∫ ∫ ∫ ∫

úHNOLQGH�\D]DELOLUL]��Son olarak, kÕVPL�LQWHJUDV\RQ�IRUP�O�Q��X\JXOD\DUDN�GD

20 0

20

20

4 2 2

4 ( 2 2 ) ( 2)

4 2 2 2

Rr r r

R R R

R R

M r e re e

R e Re e

e R R e

πρ

πρ

πρ

− − −

− − −

= − − −

= − − − − − = − − −

ifadesini elde ederiz.

Page 118: Ileri Matematik II

205

5.5 0RPHQW�YH�$÷ÕUOÕN�0HUNH]L Bir D� E|OJHVL� LOH� WDQÕPODQDQ� FLVPLQ�� NRRUGLQDW� düzlemlerine göre momentleri, bir ince levhaQÕQ�NRRUGLQDW�HNVHQOHULQH�J|UH�PRPHQWOHULQH�EHQ]HU�RODUDN�WDQÕPODQDELOLU��%XQD�J|UH� D E|OJHVLQH�\HUOHúPLú�ELU�FLVPLQ��VRQVX]�SDUoDODQÕúÕQGDNL�i-FL�KDFLP�HOHPDQÕQÕQ�N�WOHVL�

im∆ ve

NRRUGLQDWÕ� GD� ( , , )i i i

x y z olsun. Bu durumda, i

m∆ � N�WOH� HOHPDQÕQÕQ� yz-düzlemine (x=0

düzlemi) göre momenti

ix i iM x m∆ = ∆ (1)

úHNOLQGH� WDQÕPODQÕU��%HQ]HU� RODUDN��

im∆ � N�WOH� HOHPDQÕQÕQ�xz- ve xy-G�]OHPOHULQH� �VÕUDVÕ\OD��

y=0 ve z �� G�]OHPOHUL�� J|UH�PRPHQWOHUL� GH�� VÕUDVÕ\OD� iy i iM y m∆ = ∆ ve iz i i

M z m∆ = ∆ olur.

Böylece, PRPHQWLQ�WRSODQDELOLUOLN�|]HOOL÷LQGHQ�\DUDUODQDUDN��D�E|OJHVLQH�\HUOHúPLú��M kütleli cismin x=0, y=0 ve z ��G�]OHPOHULQH�J|UH�PRPHQWOHULQL���o�NDWOÕ�LQWHJUDOOHU�\DUGÕPÕ\OD

( , , )

( , , )

( , , )

x

D

y

D

z

D

M x x y z dxdyz

M y x y z dxdyz

M z x y z dxdyz

ρ

ρ

ρ

=

= =

∫∫∫

∫∫∫

∫∫∫

(2)

úHNOLQGH� WDQÕPODUÕ]��%XUDGDQ� GD� FLVPLQ� D÷ÕUOÕN�PHUNH]LQLQ�kartezyen NRRUGLQDWODUÕ� ( , , )x y z

için��VÕUDVÕ\OD�

1( , , )

1( , , )

1( , , )

D

D

D

x x x y z dxdyzM

y y x y z dxdyzM

z y x y z dxdyzM

ρ

ρ

ρ

=

=

=

∫∫∫

∫∫∫

∫∫∫

(3)

ifadelerini elde ederiz. %XUDGD� YHUGL÷LPL]� ���� LQWHJUDOOHUL�� X\JXQ� G|Q�ú�POHU� YDVÕWDVÕ\OD�� VLOLQGLULN� \D� GD� N�UHVHO�koordinatlar cinsinden de hesaplanabilirler. Örnek 1. D bölgesi, üstten 2x y z+ + = düzlemi, alttan 1z = düzlemi ve yanlardan da

2 2 1

2x y+ = �VLOLQGLUL�LOH�VÕQÕUODQPÕúWÕU��D�E|OJHVLQH�\HUOHúWLULOPLú�KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�FLVPLQ�a) hacmini, b)�D÷ÕUOÕN�Perkezini bulunuz.

Page 119: Ileri Matematik II

206

Çözüm. D bölgesinin \DQ� NHQDUODUÕ� VLOLQGLU� ROGX÷XQGDQ�� VLOLQGLULN� NRRUGLQDWODUÕ� NXOODQPDN�o|]�P��EDVLWOHúWLUHFHNWLU� D bölgesini, silindirik koordinatlarda

( )2( , , ) 0 ,0 2 ,1 2 cos sin

2D r z r z rϕ ϕ π ϕ ϕ

= ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ ≤ − +

úHNOLnde ifade edebiliriz. Buna göre, a)

[ ]

2 (cos sin )2 2 / 2

0 0 1

2 / 22 2 / 2 2 2 3

0 0 0 0

2

0

1 (cos sin ) (cos sin )2 3

1 2 1 2(cos sin ) (sin cos )

4 12 4 12

r

D D

V dxdydz rdrd dz dz rdr d

r rr rdr d d

d

ϕ ϕπ

π π

π

ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

− + = = =

= − + = − +

= − + = − −

∫∫∫ ∫∫∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫ ∫

∫2

02

ππ

=

olur. b) øON�|Qce, ����IRUP�OOHUL�\DUGÕPÕ\OD� D�E|OJHVLQH�\HUOHúPLú�FLVPLQ, koordinat düzlemlerine J|UH�PRPHQWOHULQL�KHVDSOD\DOÕP� Simetri nedeniyle,

x yM M= �RODFD÷Õ�DoÕNWÕU��%XQD�J|UH

[ ]

2 (cos sin )2 2 / 22 2

0 0 1

2 2 / 22

0 0

2 / 22 3 4

0 0

2

( , , ) cos cos

1 (cos sin ) cos

(cos sin ) cos3 4

2 1 1cos cos

12 16 16

r

x

D D

M x x y z dxdydz r drd dz dz r dr d

r r dr d

r rd

ϕ ϕπ

π

π

ρ ρ ϕ ϕ ρ ϕ ϕ

ρ ϕ ϕ ϕ ϕ

ρ ϕ ϕ ϕ ϕ

ρ ϕ ϕ

− + = = =

= − +

= − +

= − −

∫∫∫ ∫∫∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

∫2

0

sin cos d

π

ϕ ϕ ϕ

2

0

2 2 2

0 0 0

2 22 2

00 0

2 1 1cos (1 cos 2 ) sin cos

12 32 16

2 1 1cos (1 cos 2 ) sin cos

12 32 16

2 1 1 1sin ( sin 2 ) sin

12 32 2 32 16

xM d

d d d

π

π π π

π ππ

ρ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

ρ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ

πρρ ϕ ϕ ϕ ϕ

= − + −

= − + −

= − + − = −

∫ ∫ ∫

olur. Cismin, z=0 düzlemine göre momentinin

Page 120: Ileri Matematik II

207

2 (cos sin )2 2 / 22

0 0 1

( , , ) cos

8

r

z

D D

M z x y z dxdydz zdrd dz zdz r dr d

ϕ ϕπ

ρ ρ ϕ ρ ϕ ϕ

πρ

− + = = =

= −

∫∫∫ ∫∫∫ ∫ ∫ ∫

olGX÷X�NROD\FD�J|VWHULOHELOLU� Cisim,�KRPRMHQ�\R÷XQOXNOX�ROGX÷XQGDQ�N�WOHVL 2

M Vρπρ= =

diU��%|\OHFH��N�WOH�PHUNH]LQLQ�NRRUGLQDWODU�LoLQ�����IRUP�OOHULQGHQ

1 1 1( , , ) ( )

16 82

1 1 1( , , ) ( )

16 82

1 1 1( , , ) ( )

8 42

D

D

D

x x x y z dxdyzM

y y x y z dxdyzM

z y x y z dxdyzM

πρρπρ

πρρπρ

πρρπρ

= = − = −

= = − = −

= = − = −

∫∫∫

∫∫∫

∫∫∫

HOGH�HGHUL]��%DúND�ELU�GH÷LúOH, cismin kütle merkezi 1 1 1

( , , )8 8 4

− − − �QRNWDVÕQGDGÕU� 5.6 Eylemsizlik Momenti

3D R⊂ bölgesLQH� \HUOHúPLú� YH� \R÷÷XQOXN� GD÷ÕOÕPÕ� ( , , )x y zρ � RODQ� ELU� FLVPLQ� X]D\ÕQ�KHUKDQJL�ELU�QRNWDVÕQD��GR÷UXVXQD�\D�GD�G�]OHPLQH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWL

2 2 ( , , )D D

I d dm d x y z dxdydzρ= =∫∫∫ ∫∫∫ (1)

formülü ile verilir. Burada, ( , , )d d x y z= , D� E|OJHVLQH� \HUOHúPLú� FLVPLQ� dm kütle

HOHPDQODUÕQÕQ�� V|]� NRQXVX� QRNWD�� GR÷UX� \D� GD� G�]OHPH� X]DNOÕ÷ÕGÕU��Özel olarak, koordinat HNVHQOHULQH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWOHUL�\D]ÕODELOLU��z-eksenine göre eylemsizlik momenti: bu

durumda 2 2 2d x y= + �RODFD÷ÕQGDQ��

2 2 2( ) ( , , )z

D D

I d dm x y x y z dxdydzρ= = +∫∫∫ ∫∫∫ (2)

olur. Benzer olarak, x_ ve y-HNVHQOHULQH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWOHUL�GH��VÕUDVÕ\OD�

2 2 2( ) ( , , )x

D D

I d dm y z x y z dxdydzρ= = +∫∫∫ ∫∫∫ (3)

ve

Page 121: Ileri Matematik II

208

2 2 2( ) ( , , )y

D D

I d dm x z x y z dxdydzρ= = +∫∫∫ ∫∫∫ (4)

úHNOLQGH�\D]Õlabilir. Bir cismin eylemsizlik momenti, silindirik ve küresel koordinatlarda ise

2 ( cos , sin , )D

I d r r z rdrd dzρ ϕ ϕ ϕ= ∫∫∫ (5)

ve

2 2( sin cos , sin sin , cos ) sinD

I d r r r r drd dρ θ ϕ θ ϕ θ θ θ ϕ= ∫∫∫ (6)

úHNOLQGH� \D]ÕODELOLU� Burada, d fonksiyonunun, silindirik koordinatlarda ( cos , sin , )d r r zϕ ϕ

úHNOLQGH��N�UHVHO�NRRUGLQDWODUGD�GD�LVH� ( sin cos , sin sin , cos )d r r rθ ϕ θ ϕ θ �úHNOLQGH�RODFD÷ÕQÕ�KDWÕUODWPDNWD�ID\GD�YDUGÕU�

Örnek 1. Yerin kütlesi 275.97 10 g× �YH�\DUÕoDSÕ� 86.371 10 cm× ¶GLU��+RPRMHQ�\R÷XQOXNOX ve

küresHO� \DSÕGD� ROGX÷XQX� YDUVD\DUDN� yerin, çapODUÕQGDQ� ELULQH göre eylemsizlik momentini KHVDSOD\ÕQÕ]� Çözüm�� gQFH� KRPRMHQ� \R÷XQOXNOX� ELU� N�UHQLQ�� oDSÕQD� J|UH� H\OHPVL]OLN� PRPHQWLQL�KHVDSOD\DOÕP�� ùHNLO� ���¶GH� J|VWHULOGL÷L� JLEL�� Noordinat sisteminin orijinini, kürenin merkezinde seçerek, z-HNVHQLQH� J|UH� H\OHPVL]OLN� PRPHQWLQL� KHVDSOD\DOÕP�� Küresel koordinatlarda, dm�N�WOH�HOHPDQÕQÕQ��]-HNVHQLQH�RODQ�X]DNOÕ÷Õ

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

2 2

sin cos sin sin

sin

d z r x y r r

r

θ ϕ θ ϕ

θ

= − = + = +

=

ROGX÷XQGDQ

Page 122: Ileri Matematik II

209

2 2 2 4 3

2 53 4 3

0 0 0 0

15 52 2

0 1

15 3 53 2 2

1

sin sin sin

2sin sin

5

2 2(1 cos )sin (1 )

5 5

2 2 4 2 4 2( )

5 3 5 3 5 3 5

z

D D

R

I r r drd d r drd d

Rd d r dr d

R Rd u du

R u Ru R R MR

π π π

π

ρ θ θ θ ϕ ρ θ θ ϕ

πρρ ϕ θ θ θ θ

πρ πρθ θ θ

πρ πρ πρ

= =

= =

= − = −

= − = = =

∫∫∫ ∫∫∫

∫ ∫ ∫ ∫

∫ ∫

sonucunu elde ederiz. Buna görH�\HULQ��oDSODUÕQGDQ�ELULQH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWL

2 27 8 2 44 22 25.97 10 (6.371 10 ) 9.693 10 g cm

5 5yerI MR= = × × × = ×

<HULQ� \|U�QJHVLQL�� \DUÕoDSÕ� 131.496 10 cmd = × � RODQ� ELU� oHPEHU� NDEXO� HGHUHN� \XNDUÕGD�EXOGX÷XPX]� oDSD� J|UH� H\OHPVL]OLN�PRPHQWLQL�� \HULQ�� J�QHúH� J|UH� H\OHPVL]OLN�PRmenti ile NDUúÕODúWÕUDELOLUL]� YDUÕoDSÕ�� \|U�QJH� \DUÕoDSÕ� \DQÕQGD� oRN� N�o�N� ROGX÷XQGDQ�� \HUL� QRNWDVDO�kütle olarak varsayabiliriz. %XQD�J|UH��\HULQ�J�QHúH�J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWL�LoLQ

2 27 13 2 54 25.97 10 (1.496 10 ) 1.336 10 g cmI Md= = × × × = ×

GH÷HULQL� HOGH� HGHUL]�� %XQD� J|UH�� \HULQ�� J�QHúH� J|UH� H\OHPVL]OLN� PRPHQWL�� oDSÕQD� J|UH�H\OHPVL]OLN�PRPHQWLQLQ�\DNODúÕN�RODUDN��������NDWÕGÕU��)L]LNWH�DoÕVDO�PRPHQWXP L Iω= IRUP�O�� LOH�WDQÕPODQÕU��%XUDGD�ω ,�G|QPH�GRODQPD�DoÕVDO�KÕ]ÕGÕU��<HULQ, dönme ve dolanma

dönemleri�� VÕUDVÕ\OD� 24saat 86400sdönP = = ve 7365.25g 3.156 10 sdol

P = = × � ROGX÷XQGDQ,

yerin G|QPH�YH�GRODQPD�DoÕVDO�PRPHQWXPODUÕ�için��VÕUDVÕ\OD�

40 2 -127.049 10 g cm sdön çap dön çap

dön

L I IP

πω= = = ×

ve

47 2 -122.660 10 g cm sdol güneú GRO J�QHú

dol

L I IP

πω= = = ×

GH÷HUOHULQL� HOGH� HGHUL]� *|U�OG�÷�� �]HUH�� \HULQ� G|QPH� DoÕVDO�PRPHQWXPX�� GRODQPD� DoÕVDO�PRPHQWXPX�\DQÕQGD�LKPDO�HGLOHELOHFHN�NDGDU�N�o�NW�U��dLIW�\ÕOGÕ]ODU�GXUXPXQGD�GD�JHQHOGH�GXUXP� E|\OHGLU�� $QFDN�� ED]Õ� \DNÕQ� YH� KÕ]OÕ� G|QHQ� ELOHúHQOHUH� VDKLS� oLIW� VLVWHPOHULQ�� LKPDO�edilemeyecek kDGDU�E�\�N�G|QPH�DoÕVDO�PRPHQWXPODUÕQD�VDKLS�RODELOGLNOHULQL�GH�EHOLUWPHN�gerekir.